專利名稱：基于金屬觸點的天線電子層及其加工工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能卡及讀卡器的天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于金屬觸點的天線電子層及其加工エ藝。
背景技術(shù)：
目前，非接觸智能卡等采用射頻技術(shù)的設(shè)備，其核心部分一般采用ー個編解碼模塊I外加ー個天線電路2來實現(xiàn)，天線電路包括天線3和天線匹配電路4。其中的編解碼模塊I將天線電路2接收到的信號解碼成有效數(shù)據(jù)，或者將有效數(shù)據(jù)編碼后通過天線電路發(fā)送出去。為了匹配編解碼模塊I的輸出端ロ的負(fù)載阻抗，在編解碼模塊I和天線匹配電路 4之間連接有一個阻抗匹配電容15。有些設(shè)備需要使用兩個或者兩個以上的編解碼模塊，但為了避免天線之間的干擾，所以只能采用ー個天線，造成多個編解碼模塊使用ー個天線。例如在多協(xié)議自適應(yīng)的射頻設(shè)備，對于每ー種協(xié)議都需要一個編解碼模塊；雙界面卡中具有多個編解碼模塊；在一般的射頻設(shè)備上另外增加射頻讀卡器吋，需要増加對應(yīng)的編解碼模塊。當(dāng)多個編解碼模塊共用一個天線時，其結(jié)構(gòu)如圖2所示，兩個/多個編解碼模塊的信號引線同時通過阻抗匹配電容15接到天線電路2上，在實際使用時，同一時間，只有ー個編解碼模塊處于工作狀態(tài)，其他的編解碼模塊不工作。由于不能屏蔽編解碼模塊與天線電路的連接，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)將編解碼模塊直接連接到天線電路會出現(xiàn)如下問題I、當(dāng)前不使用的編解碼模塊可能會輸出ー些微弱的信號到天線電路，或者相當(dāng)于一個無源的負(fù)載加到了天線電路上，這樣會影響到天線電路的調(diào)制解調(diào)信號，使得天線電路發(fā)送的信號出現(xiàn)偏差。2、天線電路接收到信號后，會將信號同時向所有的編解碼模塊傳輸，這就造成處于工作狀態(tài)的編解碼模塊接收到的信號發(fā)生衰減。為克服上述缺陷，現(xiàn)有技術(shù)中可以對不使用的編解碼模塊斷電。但是對不使用的編解碼模塊斷電后，其模擬電路部分仍然會對天線電路和其他的編解碼模塊產(chǎn)生影響。如今，射頻通信終端尤其是射頻卡已經(jīng)普及，通過改造，使移動或固定通信終端具備近距離通信功能，特別是利用手機等移動射頻通信終端來實現(xiàn)電子支付等功能的需求越來越強烈。目前，已經(jīng)出現(xiàn)了在手機中的用戶識別模塊SIM(Subscriber Identity Module) 卡上增加射頻功能(稱為射頻SIM卡)或者在手機主板上増加近距離通信模塊來實現(xiàn)手機近距離通信的方法，這種方法的出現(xiàn)使得手機成為ー個可以充值、消費、交易及身份認(rèn)證的超級智能終端，極大地滿足市場的迫切需求。其中，基于射頻SIM的手機近距離解決方案以其簡單、無需更改手機等優(yōu)勢得到廣泛的關(guān)注，在該方案中，射頻SIM采用UHF(Ultra HighFrequency，超高頻)等技術(shù)使得射頻SIM卡嵌入在手機內(nèi)部時射頻信號仍然可以從手機中透射出來，從而實現(xiàn)不必對現(xiàn)有的手機進行任何結(jié)構(gòu)改變就可使得手機具備近距離通信功能。但是，不同手機由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同造成射頻信號透射效果存在很大的差異，透射強的手機其射頻SIM卡射頻通信距離可能達到幾米遠(yuǎn)的距離，透射弱的手機其射頻SM卡通信距離也可以達到幾十厘米。在移動支付應(yīng)用中，如公交地鐵刷卡，通常都會對于交易距離有嚴(yán)格的要求以確保交易的安全，例如交易距離要求限制在IOcm以下，以防止用戶在不知情的情況下誤刷，造成損失；另一方面，還要求在規(guī)定距離以下保證通信的可靠性，以提高交易的效率。因此，基于射頻SM的手機在増加近距離通信功能的同時，還必須能夠有效控制其交易的距離范圍。現(xiàn)有射頻通信技術(shù)中，基于IS014443標(biāo)準(zhǔn)的非接觸卡技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可控距離交易，該技術(shù)中，讀卡器不斷發(fā)射交變磁場傳送信號和能量，卡接近讀卡器時其內(nèi)部線圈可以感應(yīng)出能量來供非接觸卡內(nèi)部電路工作，同時還可以解調(diào)出其中的信號實現(xiàn)卡與讀卡器之間的通信，由于磁場能量隨距離衰減劇烈，難以傳送到較遠(yuǎn)距離，因此采用該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)可控距離通信；而實際上，這種技術(shù)難以應(yīng)用在內(nèi)置設(shè)備中的射頻卡上，如SM卡上。這是因為像SIM卡這類產(chǎn)品，本身面積很小，且嵌入在手機內(nèi)部，由于手機內(nèi)部存在電池以及其他含有金屬的部件，交變磁場會產(chǎn)生渦流迅速衰減，使得讀卡器輻射的磁場能量及信號無法穿透手機與射頻SIM實現(xiàn)通信。多年以來業(yè)內(nèi)均不能解決這個問題，例如，在日本使用手機進行支付較為普及，但只能使用定制手機實現(xiàn)支付要求的近距離通信，這種方式實現(xiàn)移動支付的商業(yè)代價遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于僅僅更換SIM卡來實現(xiàn)移動支付的方式，日本之所以不采用僅僅更換SM卡的方式就是因為IS014443技術(shù)不能在SM卡上實現(xiàn)。發(fā)明專利CN200810142624. I提出了一種控制移動終端射頻通信距離的系統(tǒng)和方法，該方法首先通過試驗方法在射頻控制終端上為每ー類型的射頻移動終端建立對應(yīng)近場圖譜；利用探測器陣列將檢測到的當(dāng)前射頻移動終端的場強與其近場圖譜之間通過匹配算法得到的用于比較的匹配度；將得到的匹配度與射頻控制終端中預(yù)先設(shè)置好的對應(yīng)該類型射頻移動終端的門限值比較，從而判斷當(dāng)前射頻移動終端與射頻控制終端的距離是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。該方法需要事先通過試驗等方法獲取每一個射頻控制終端的近場圖譜，稱為校準(zhǔn)，該過程要求高、較為復(fù)雜；而且該方法基于射頻信號場強，容易受到射頻信號干擾，系統(tǒng)要屏蔽和消除這個干擾需要采用復(fù)雜的方法來實現(xiàn)?，F(xiàn)有的2. 4G無線短距離RFID讀卡器印刷電路板上所使用天線單元是陶瓷貼片天線，采用陶瓷貼片天線的印刷電路板存在天線單元的一致性差、天線性能差、印刷電路板、 制程復(fù)雜、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高、產(chǎn)品厚度大等諸多缺點。目前，常用的13.56MHz高頻非接觸式讀卡器天線是由天線線圈和匹配電路組成。 它用于13. 56MHz高頻信號的發(fā)射和接收。常見的此類天線中，匹配電路一般由電容和電阻組成，天線線圈是由繞成具有一定面積的數(shù)圈導(dǎo)體組成。匹配電路大都相同，天線線圈的實現(xiàn)方式目前有用印刷電路板(PCB)、柔性電路板(FPC)、線繞線圈和導(dǎo)電油墨印刷等。這些方式中，印刷電路板由于只能制作平板外形受產(chǎn)品外形限制大；柔性電路板制作成本高； 線繞線圈由于固定方式、導(dǎo)電油墨由于印刷厚度和材料成分很難控制分布參數(shù)等缺陷。在高頻非接觸式讀卡器產(chǎn)品設(shè)計中這些方式可能會造成產(chǎn)品外形受限，成本高或者天線性能一致性差等困擾。因此有必要對現(xiàn)有非接觸式讀卡器天線進行改進。而在目前狀態(tài)下，智能卡生產(chǎn)方面天線電子層是在智能卡的生產(chǎn)過程中的ー種半成品，通常在片材上先填裝芯片，然后再進行天線的埋設(shè)，芯片與天線進行焊接，最后層壓成卡片；不能讓芯片的焊接和天線電子層分成兩次加工ェ藝。
讀卡器生產(chǎn)方面在讀卡器的天線應(yīng)用中，通常讀卡器的讀卡天線是用PCB電路板進行生產(chǎn)，有些讀卡器用空心線圈作為讀卡天線。在目前制造的智能卡的エ藝中，由于芯片必須和天線同時埋設(shè)和層壓，使得天線電子層不具備無芯片和后續(xù)添加芯片的功能。讀卡器的天線應(yīng)用中的PCB板天線，存在價格較貴，低產(chǎn)量和測試中由于加工エ 藝造成成本高和時間長的缺點；空心線圈的天線則有形狀不易標(biāo)準(zhǔn)，使用過程中容易變形的缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于金屬觸點的天線電子層及其加工エ藝，通過對設(shè)有的天線電子層的第一電子層的制備、添加金屬件、天線埋設(shè)、天線與金屬件進行焊接、層壓前搭配、層壓合成和層壓后剝離附加材料エ藝及其エ藝參數(shù)的獨特設(shè)置，解決了本領(lǐng)域長期以來沒有解決的技術(shù)問題無法避免芯片和天線同時埋設(shè)、生產(chǎn)速度低和成本高昂以及天線的牢固和電氣性能的一致性差；較好的實現(xiàn)了(I)在生產(chǎn)智能卡中，能夠避免芯片和天線同時埋設(shè)的エ藝，從而在生產(chǎn)中能夠先埋設(shè)天線，獨立生產(chǎn)天線電子層，再進行芯片的填裝和焊接，使智能卡生產(chǎn)和測試工作的解決方式能夠更加靈活。比如用于手機NFC功能的雙界面SIM卡的外接天線；(2)使讀卡器生產(chǎn)和測試中，相比PCB板天線，實現(xiàn)生產(chǎn)速度和成本降低；相比空心線圈實現(xiàn)天線的牢固和電氣性能的一致性，為低價位高性能的讀卡天線的制備打下了較好的基礎(chǔ)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明的一種基于金屬觸點的天線電子層及其加工エ藝，其特征在于，通過在所述天線電子層的其中ー層材料中開槽，放置截面積為長方形或圓形金屬件，將埋設(shè)在所述其中ー層材料上的天線焊接在所述金屬件上，然后層壓成一體，將所述金屬件的一面外露到所述其中ー層材料外，將所述天線的電連接延伸到所述其中ー層材料表面，并使所述天線的焊接面進行面積增大和厚度増加；所述天線電子層的連接點布于所述其中ー層材料外部，使所述天線的線圈在所述其中ー層材料內(nèi)部進行躍層，所述基于智能卡或讀卡器的金屬觸點的天線電子層生產(chǎn)エ藝還具體包括以下生產(chǎn)步驟(I)所述天線電子層的第一電子層的制備；在所述第一電子層的片材表面上，多個單獨的區(qū)域均勻設(shè)置對應(yīng)的多個成對的長方形空槽，所述長方形空槽的橫截面與對應(yīng)的金屬件形狀相同；(2)添加金屬件；在所述成對的長方形空槽中，放置所述對應(yīng)的金屬件；(3)天線埋設(shè)；在放置所述對應(yīng)的金屬件的所述第一電子層的片材上，在每個單獨的區(qū)域內(nèi)進行天線的埋設(shè)，并將天線的起始位和末端位焊接在金屬件上；(4)天線與金屬件進行焊接；將天線和金屬件焊接的位置，通過低壓高流碰焊機進行碰焊；其中，將天線的表面打磨以去除絕緣層后將天線的七分之一至七分之三的部分打入金屬件中進行低溫慢速焊錫焊接；(5)層壓前搭配；所述第一電子層片材中的內(nèi)部天線與金屬焊接點的A面，外露金屬面的B面；在所述A面上覆蓋ー層同樣材質(zhì)的片材,厚度設(shè)置在100-250nm(原文厚度設(shè)置在100-120nm);在所述B面上覆蓋ー層在層壓中避免外露的金屬面與金屬層壓板粘合的屏蔽層，該屏蔽層對所述同樣材質(zhì)的片材和金屬件起到緩沖保護，且在述卡基的層壓后，所述屏蔽層與所述同樣材質(zhì)的片材不粘合但可剝離的；(6)層壓合成；將上述步驟(5)層壓前搭配的材料，逐層放置在金屬層壓板中，并通過溫度設(shè)置在120-180°C、壓カ為2-8MPa、時間保持10-30分鐘，(原文并通過溫度設(shè)置在340°C、壓カ為850N、時間保持7 9分鐘，)將第一電子層片材和第二電子層片材合成在一起，外表面平整；(7)層壓后剝離附加材料；上述步驟(6)層壓合成后，將所述屏蔽層從合成后的片材中剝離出來，形成具有金屬觸點的天線電子層。其中步驟(4)中將天線的表面打磨以去除絕緣層后將天線的七分之ニ的部分打入金屬件中進行低溫慢速焊錫焊接。步驟(5)中在所述A面上覆蓋ー層同樣材質(zhì)的片材，厚度設(shè)置在100_250nm(原文厚度設(shè)置在100-120nm)。根據(jù)所述的基于金屬觸點的天線電子層的加工エ藝制備得到的基于金屬觸點的天線電子層。采取以上基于金屬觸點的天線電子層及其加工エ藝，在生產(chǎn)智能卡中，能夠避免芯片和天線同時埋設(shè)的エ藝，從而在生產(chǎn)中能夠先埋設(shè)天線，獨立生產(chǎn)天線電子層。由干天線電子層具有外露的金屬焊點，可在智能卡和讀卡器生產(chǎn)中，進行多方面的應(yīng)用。


圖I是本發(fā)明使用的第一層材料上規(guī)則排列區(qū)域的部分示意圖；圖2是圖I的剖視圖；圖3為本發(fā)明中的金屬件的簡單示意圖，⑴為金屬件的俯視圖，⑵為金屬件的首1J視圖;圖4是本發(fā)明的第一層材料的槽中，填裝了金屬件后的材料，有基板部分的那ー 面的不意圖；圖5是本發(fā)明的第一層材料的槽中，填裝了金屬件后的材料，有外露金屬面的那一面的不意圖；圖6是圖4和圖5的剖視圖；圖7是本發(fā)明的填裝金屬件后進行天線埋設(shè)后的第一層材料的部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是圖7的剖視圖；圖9本發(fā)明的進行天線與金屬件的焊接示意剖視圖；圖10是本發(fā)明的第一層材料，第二層材料和第三層屏蔽材料層的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是本發(fā)明的層壓后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12是本發(fā)明的層壓后剝離屏蔽材料層后的結(jié)構(gòu)剖視圖；圖13是本發(fā)明的層壓后剝離屏蔽材料層后的部分結(jié)構(gòu)示意圖；圖14是本發(fā)明的單張具有金屬觸點的天線電子層示意圖。
具體實施方式
根據(jù)對本發(fā)明的生產(chǎn)流程和技術(shù)特點進行說明，下面結(jié)合具體實施方式
，進ー步闡述本發(fā)明。本發(fā)明的具有金屬觸點的天線電子層加工エ藝，有以下步驟A)第一層材料的生產(chǎn)步驟在第一層材料片材101上，根據(jù)需要可以排列的標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)域102，根據(jù)對應(yīng)的金屬件形狀在每個范圍內(nèi)開出兩個長方形的空槽103 ;具體參見圖I和圖2。B)添加金屬件的生產(chǎn)步驟圖3為金屬件104的結(jié)構(gòu)示意圖，具體參見圖3。將金屬件104的外露部分填裝在空槽103的位置中，連個金屬件放置位置相對 (具體根據(jù)產(chǎn)品要求進行放置)；參見圖4和圖5、圖6。C)進行天線埋設(shè)的生產(chǎn)步驟在放置好金屬件的片材101上，進行每個單獨的范圍內(nèi)進行天線105的埋設(shè)，并將天線105的起始位和末端位通過金屬件104的焊接位置上；參見圖7和圖8。D)天線與金屬件進行焊接的生產(chǎn)步驟將天線105和金屬件104焊接位置，通過低壓高流碰焊機進行碰焊，將天線的外漆打掉并將天線大概一半打入金屬件中，形成良好的焊接效果；如果天線外部沒有絕緣材料， 可通過低溫焊錫エ藝進行焊接；參見圖9E)搭配層壓前材料的生產(chǎn)步驟將第一層片材101中有天線與金屬焊接點的那一面稱為A面，將要外露金屬面的那一面稱為B面；在ム面上覆蓋ー層同樣材質(zhì)的片材106，厚度可根據(jù)需要改變；在8面上覆蓋ー層屏蔽層107(所謂屏蔽層，是為了在層壓中，避免外露的金屬面與金屬層壓板粘合， 并且對片材和金屬件起到緩沖保護作用的，并且屏蔽層在層壓后，不會和材料片材粘合，可以剝離下來。)；參見圖10。F)層壓合成材料的生產(chǎn)步驟層壓步驟，是將搭配好的材料(106+101+107)，逐層放置在金屬層壓板中，并通過設(shè)置一定值的溫度、壓力、時間，有效的將第一層片材101和第二層片材106合成在一起形成108，外觀平整;參見圖11。G)層壓后剝離附加材料的生產(chǎn)步驟層壓完畢后，將剝離層107從合成好的片材108是上剝離出來，形成具有金屬觸點的天線電子層109 ;參見圖12和圖13。H)裁切單張?zhí)炀€步驟。從材料108上裁切下來若干單張?zhí)炀€，每張?zhí)炀€都具有外露的金屬觸點，參見圖 14。本發(fā)明的具有金屬觸點的天線電子層與傳統(tǒng)的智能卡生產(chǎn)中的天線電子層相比較，有以下特征I)具有外露的金屬觸點；而傳統(tǒng)的天線電子層是沒有外露的金屬觸點。2)智能卡芯片可以在天線電子層層壓后，再連接在天線電子層上；而傳統(tǒng)的加工 エ藝是芯片和天線焊接好后，才能夠?qū)訅旱摹?)可作為智能卡芯片及智能卡讀卡器、各種射頻設(shè)備的射頻天線；而傳統(tǒng)的天線電子層只用于智能卡天線功能，沒有外接的金屬觸點，不能作為讀卡器和射頻設(shè)備的射頻天線。本發(fā)明的范圍不受所述具體實施方案的限制，所述方案只作為闡明本發(fā)明各個方面的單個例子，本發(fā)明范圍內(nèi)還包括功能等同的方法和組分。事實上，除了本文所述的內(nèi)容外，本領(lǐng)域技術(shù)人員參照上文的描述和附圖可以容易地掌握對本發(fā)明的多種改迸。所述改進也落入權(quán)利要求書的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.基于金屬觸點的天線電子層的加工エ藝，其特征在于，通過在所述天線電子層的其中ー層材料中開槽，放置截面積為長方形或圓形金屬件，將埋設(shè)在所述其中ー層材料上的天線焊接在所述金屬件上，然后層壓成一體，將所述金屬件的一面外露到所述其中ー層材料外，將所述天線的電連接延伸到所述其中ー層材料表面，并使所述天線的焊接面進行面積增大和厚度増加；所述天線電子層的連接點布于所述其中ー層材料外部，使所述天線的線圈在所述其中ー層材料內(nèi)部進行躍層，所述基于智能卡或讀卡器的金屬觸點的天線電子層生產(chǎn)エ藝還具體包括以下生產(chǎn)步驟(1)所述天線電子層的第一電子層的制備；在所述第一電子層的片材表面上，多個單獨的區(qū)域均勻設(shè)置對應(yīng)的多個成對的長方形空槽，所述長方形空槽的橫截面與對應(yīng)的金屬件形狀相同；(2)添加金屬件；在所述成對的長方形空槽中，放置所述對應(yīng)的金屬件；(3)天線埋設(shè)；在放置所述對應(yīng)的金屬件的所述第一電子層的片材上，在每個單獨的區(qū)域內(nèi)進行天線的埋設(shè)，并將天線的起始位和末端位焊接在金屬件上；(4)天線與金屬件進行焊接；將天線和金屬件焊接的位置，通過低壓高流碰焊機進行碰焊；其中，將天線的表面打磨以去除絕緣層后將天線的七分之一至七分之三的部分打入金屬件中進行低溫慢速焊錫焊接；(5)層壓前搭配；所述第一電子層片材中的內(nèi)部天線與金屬焊接點的A面，外露金屬面的B面；在所述A面上覆蓋ー層同樣材質(zhì)的片材，厚度設(shè)置在100-350nm(原文厚度設(shè)置在 100-120nm);在所述B面上覆蓋ー層在層壓中避免外露的金屬面與金屬層壓板粘合的屏蔽層，該屏蔽層對所述同樣材質(zhì)的片材和金屬件起到緩沖保護，且在述卡基的層壓后，所述屏蔽層與所述同樣材質(zhì)的片材不粘合但可剝離的；(6)層壓合成；將上述步驟(5)層壓前搭配的材料，逐層放置在金屬層壓板中，并通過溫度設(shè)置在120-180°C、壓カ為2-8MPa、時間保持10-30分鐘，(原文并通過溫度設(shè)置在 340°C、壓カ為850N、時間保持7 9分鐘,)將第一電子層片材和第二電子層片材合成在一起，外表面平整；(7)層壓后剝離附加材料；上述步驟(6)層壓合成后，將所述屏蔽層從合成后的片材中剝離出來，形成具有金屬觸點的天線電子層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的基于金屬觸點的天線電子層的加工エ藝，其特征在于，步驟(4)中將天線的表面打磨以去除絕緣層后將天線的七分之ニ的部分打入金屬件中進行低溫慢速焊錫焊接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于金屬觸點的天線電子層的加工エ藝，其特征在于，步驟(5)中在所述A面上覆蓋ー層同樣材質(zhì)的片材，厚度設(shè)置在100-350nm(原文厚度設(shè)置在 100_120nm)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于金屬觸點的天線電子層的加工ェ藝制備得到的基于金屬觸點的天線電子層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于金屬觸點的天線電子層及其加工工藝，通過對設(shè)有的天線電子層的第一電子層的制備、添加金屬件和天線埋設(shè)等工藝及其工藝參數(shù)的獨特設(shè)置，解決了本領(lǐng)域無法避免芯片和天線同時埋設(shè)、生產(chǎn)速度低和成本高昂以及天線的牢固和電氣性能的一致性差的技術(shù)問題，達到了能夠避免芯片和天線同時埋設(shè)的工藝，從而在生產(chǎn)中能夠先埋設(shè)天線，獨立生產(chǎn)天線電子層，再進行芯片的填裝和焊接，使智能卡生產(chǎn)和測試工作的解決方式能夠更加靈活的有益技術(shù)效果。
文檔編號H01Q1/38GK102610912SQ201210109500
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者韋業(yè)明 申請人:韋業(yè)明