Патент на изобретение №2295155

(54) БЕСКОНТАКТНАЯ ИЛИ ГИБРИДНАЯ КОНТАКТНО/БЕСКОНТАКТНАЯ КАРТА С МИКРОСХЕМОЙ И С ПОВЫШЕННОЙ СОПРОТИВЛЯЕМОСТЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО МОДУЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к бесконтактным или гибридным контактно/бесконтактным картам с микросхемами. Техническим результатом является повышение сопротивляемости электронного модуля. Карта с микросхемой, содержащая антенну, расположенную на подложке из волокнистого материала типа бумаги, две корпусные пластинки карты с каждой стороны подложки, состоящие по меньшей мере из одного слоя пластмассы, имеющей невысокую температуру плавления, и электронный модуль, содержащий микросхему, соединенную с антенной, при этом карта образована подложкой антенны и двумя корпусными пластинками, соединенными посредством сварки ламинированием при нагревании под давлением, подложка из волокнистого материала содержит по меньшей мере один паз, чтобы пластмассовые слои корпусных пластинок карты слились при ламинировании, при этом паз образует сварочный шов между корпусными пластинками карты. 8 з.п. ф-лы, 6 ил.

Область техники

Настоящее изобретение касается бесконтактных или гибридных контактно/бесконтактных карт с микросхемами и, в частности, карты такого типа с повышенной сопротивляемостью электронного модуля.

Предшествующий уровень техники

Бесконтактная карта с микросхемой представляет собой систему, которую все чаще используют в различных областях. Например, на транспорте бесконтактная карта с микросхемой была разработана в качестве пропускного средства. То же касается использования карты в качестве электронного «кошелька». Многочисленные фирмы разработали системы идентификации своего персонала с помощью бесконтактных карт с микросхемами.

Обмен информацией между бесконтактной картой и соответствующим считывающим устройством происходит посредством дистанционного электромагнитного взаимодействия между антенной, помещенной в карте, и антенной, находящейся в считывающем устройстве. Чтобы создать, сохранить и обработать информацию, внутрь карты помещают микросхему, расположенную на подложке, где ее соединяют с антенной, выполненной способом шелкотрафаретной печати.

Существуют также гибридные контактно/бесконтактные карты с микросхемами, которые могут действовать как классические карты с микросхемами или как бесконтактные карты с микросхемами. Такие карты содержат электронный модуль, состоящий из микросхемы с двусторонней печатной платой, у которой контактирующие участки поверхности одной из сторон слегка выступают над поверхностью одной из граней корпуса карты.

Существуют несколько способов изготовления бесконтактных и гибридных карт с микросхемами. Одним из первых типов является изготовление моноблочной карты, в которой подложку антенны, выполненную из пластмассы, помещают между двух слоев пластмассы (поливинилхлорид-PVC, полиэстр-РЕТ, поликарбонат-РС, акрилонитрил-бутадиен-стирен (АВС)), образующих верхнюю и нижнюю корпусные пластинки карты, соединенные между собой с помощью термосварки ламинированием при нагревании под давлением. Модуль соединяют с антенной с помощью токопроводящего клея, который позволяет установить омический контакт.

Карта такого типа обладает высокой жесткостью конструкции. Вследствие этого, поскольку карту подвергают механическим нагрузкам, таким как сгибание и/или скручивание, механические нагрузки непосредственно передаются на микросхему, в частности в точки нанесения клея, где происходит соединение микросхема/антенна или модуль/антенна. Эти механические нагрузки преднамеренно или непреднамеренно могут вызвать разрыв соединений, а значит, привести к выходу из строя карты, но так, что это не будет заметно снаружи.

Это представляет собой основной недостаток бесконтактных или гибридных карт с микросхемами. Для недобросовестного пользователя достаточно легко вывести из строя карту путем интенсивных повторяющихся сгибаний так, что это совсем не будет заметно снаружи. Когда речь идет о карте, проданной с предоставлением кредита (телефонные карты, карты для проезда в общественном транспорте, карты для оплаты в пунктах пользования платными автострадами) и когда этот кредит исчерпан или почти исчерпан, недобросовестный пользователь может обменять карту или восстановить кредит в предоставившей его организации, при этом нельзя будет доказать преднамеренность обмана.

Чтобы частично устранить этот основной недостаток, было предложено поместить антенну, изготовленную способом шелкотрафаретной печати, на подложку, выполненную из волокнистого материала типа бумаги, помещенную между двух корпусных пластинок карты, которые состоят по меньшей мере из одного слоя пластмассы. Этот способ раскрыт в патентных заявках US 2001/006194, 2001/012682, 2001/002035. Стадия ламинирования путем нагревания под давлением дает возможность сваривать между собой различные слои, при этом расплавленный поливинилхлорид (PVC) одной из корпусных пластинок карты фиксирует чернила шелкотрафаретной печати антенны.

Способ изготовления карты с микросхемой путем ламинирования раскрыт также в патенте US 4450024.

Бумажная подложка имеет преимущество в том, что при ее сгибании нарушается ламинированный слой в том месте, где была приложена нагрузка при сгибании, что позволяет со всей очевидностью констатировать, что нарушение было преднамеренным, так как на карте сохраняются следы от сгибания. При сгибании появляются складки в углах карты, которая передает механические нагрузки к центру карты, как описано в патентной заявке US 2001/006194. В результате умышленного повреждения карты происходит расслоение бумаги, на карте остаются следы от сгибания.

Однако карта такого типа имеет недостаток в том, что уменьшает прочность сопротивления электронного модуля. В действительности, если преимущество бумажной подложки антенны состоит в том, что она сохраняет «в памяти» сгибания карты, то она при этом не обеспечивает достаточное внутреннее сцепление, которое позволило бы в дальнейшем выполнять многочисленные сгибания, нарушая ламинированный слой бумаги под одним или несколькими клеевыми соединениями, фиксирующими модуль на карте и, значит, по вертикали в наименее толстой части корпусной пластинки карты, что приведет впоследствии к отсоединению электронного модуля и антенны.

Краткое изложение существа изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание гибридной карты с микросхемой с подложкой антенны, выполненной из волокнистого материала типа бумаги, обеспечивающего повышенную сопротивляемость модуля к отсоединению и отрыву при интенсивных сгибаниях.

Поставленная задача решается путем создания карты с микросхемой, содержащей антенну, расположенную на подложке, выполненной из волокнистого материала типа бумаги, две корпусные пластинки, расположенные с каждой стороны подложки, каждая из которых состоит по меньшей мере из одного слоя пластмассы, имеющей невысокую температуру плавления, и электронного модуля, содержащего микросхему, соединенную с антенной и помещенную в углубление, прорезанное в одной из указанных выше корпусных пластинок карты и подложке антенны, комплекс образован подложкой антенны и двумя корпусными пластинками, сваренными способом ламинирования при нагревании под давлением. Подложка из волокнистого материала содержит по меньшей мере один паз, расположенный так, что пазы совмещаются с клеевыми участками для присоединения модуля к корпусным пластинкам, так что пластмассовые слои корпусных пластинок тесно соприкасаются в области паза в процессе ламинирования, заполняя паз и образуя сварной шов между корпусными пластинками карты, что увеличивает сопротивляемость модуля.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

фиг.1 изображает подложку антенны контактно/бесконтактной гибридной карты с микросхемой согласно изобретению;

фиг.2 – разрез по линии А-А на фиг.1 карты с микросхемой согласно изобретению;

фиг.3 – расположение пазов в подложке антенны модуля, вид спереди согласно изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения

Гибридная контактно/бесконтактная карта с микросхемой содержит электронный модуль, состоящий из электронной микросхемы и двусторонней схемы, поверхность которой слегка выступает над гранью карты. Антенна карты, нанесенная и зафиксированная способом трафаретной печати на подложке из волокнистого материала 12, содержит заданное количество витков 18 токопроводящих чернил и два соединительных контакта 11 и 13, предназначенных для подключения к микросхеме, т.е. к электронному модулю. Подложка антенны содержит два паза 14 и 16, которые выполняют, предпочтительно, после трафаретной печати антенны. Подробное описание формы пазов, а также их размещение приведено ниже.

Карта состоит по толщине из нескольких слоев. Согласно предпочтительному варианту воплощения подложку антенны 12 (фиг.2) помещают между нижней корпусной пластинкой карты, состоящей из слоев 22 и 23, и верхней корпусной пластинкой, состоящей из слоев 24 и 25. Нижняя и верхняя корпусные пластинки выполнены из пластмассы типа поливинилхлорида (PVC), или полиэфира (PET, PETG), или поликарбоната (PC), или акрилонитрил-бутадиен-стирола (ABS). Согласно предпочтительному варианту воплощения корпусные пластинки карты выполняют из поливинилхлорида (PVC), при этом каждая из пластинок имеет внешний слой из твердого поливинилхлорида (PVC) 22 или 24 и внутренний слой из мягкого поливинилхлорида (PVC) 23 или 25. Поливинилхлорид, составляющий мягкий слой, в месте контакта с антенной имеет точку Vicat (температура, выше которой поливинилхлорид переходит из твердого состояния в резинообразное состояние), значение которой ниже, чем для точки Vicat для слоя, состоящего из твердого поливинилхлорида.

Сборку слоев, составляющих карту, выполняют способом ламинирования при нагревании до определенной температуры под давлением. При комбинированном воздействии тепла и давления внешний слой поливинилхлорида только размягчается, тогда как внутренний слой, состоящий из поливинилхлорида с более низким значением точки Vicat, плавится. Расплавленный поливинилхлорид слоя 25 фиксирует антенну в своей массе и сливается с расплавленным слоем 23 через пазы 14 и 16, выполненные предварительно в подложке 12 антенны. При этом образуются два сварочных шва между нижней и верхней корпусными пластинками карты путем слияния двух внутренних слоев 23 и 25.

После сборки различных слоев, составляющих карту, в ней прорезают углубление, обычно способом фрезерования, чтобы разместить электронный модуль, состоящий из электронной микросхемы 26 и двусторонней печатной платы 10. Углубление имеет такую форму, чтобы его центральная часть была меньше, для размещения микросхемы 26, а внешняя часть, выполненная в толщине слоя 22 корпусной пластинки карты, была больше, чтобы разместить двустороннюю печатную плату.

Электронный модуль помещают в углубление и фиксируют с помощью клея в самой большой части углубления. Два клеевых контакта 34 и 36 типа цианоакрилата соединяют двустороннюю печатную плату электронного модуля с внешним слоем 22 корпусной пластинки карты и накладываются на пазы 14 и 16, выполненные заранее в подложке 12 антенны. Клеевые контакты 34 и 36 расположены по вертикали в том месте, где толщина корпусной пластинки карты 22 наименьшая, и размещаются в вертикальном направлении в пазах 14 и 16, закрепленных поливинилхлоридом и образующих два сварочных шва между верхней и нижней корпусными пластинками карты, повышая сопротивляемость модуля, расположенного на подложке.

Соединение микросхемы с контактами антенны 11 и 13 обеспечивают при помощи слоя токопроводящего клея (не показан), нанесенного до помещения электронного модуля в углубление.

Пазы 14 и 16 (фиг.3) размещены на подложке антенны с одной и с другой стороны соединительных контактов 11 и 13 и, предпочтительно, в центре грани 30 двусторонней схемы 10, которая приклеена на карту и показана серым тоном. Однако пазы могут быть слегка смещены по отношению к показанному положению, оставаясь при этом наложенными сверху на грани 30 электронного модуля, что не выходит за рамки изобретения. Во всех случаях ширина пазов не очень важна. Площадь поверхности пазов не должна превышать площади приклеиваемой грани 30 модуля, чтобы полностью заполнить пазы расплавленным поливинилхлоридом слоев 23 и 25 во время ламинирования корпусных пластинок между собой. Электронный модуль симметрично размещен с одной и с другой стороны от соединительных контактов 11 и 13, а пазы, предпочтительно, должны быть симметричными по отношению к соединительным контактам 11 и 13 и, предпочтительно, идентичной формы. Кроме того, чтобы улучшить устойчивость модуля на карте, внешний контур пазов 14 и 16 должен примыкать как можно плотнее к внешним контурам клеевых контактов 34 и 36.

Для гибридной карты пазы не должны иметь углов для простоты и ускорения выполнения прорезей. Действительно, прорези в углах могут создать точки натяжения бумаги, которая будет отставать от подложки, тогда как прорези округлой формы не создают проблем такого рода. Кроме того, когда корпусная пластинка карты отпечатана с помощью пресса, прорези проявляются на ламинированном слое при сближении точек печати, расположенных над пазами, что приводит к возникновению более темного цвета в местах расположения пазов. В результате эстетическое восприятие скругленной формы, проступающей через прозрачный слой поливинилхлорида, приятнее, чем формы, имеющей углы.

Несмотря на то, что было бы предпочтительно расположить по два паза с одной и с другой стороны модуля, чтобы повысить его сопротивляемость, как было описано выше, можно расположить по одному пазу или более двух пазов с каждой стороны.

Формула изобретения

1. Карта с микросхемой, содержащая антенну (18 или 42), расположенную на подложке (12 или 38) из волокнистого материала типа бумаги, две корпусные пластинки карты с каждой стороны подложки, каждая из которых состоит по меньшей мере из одного слоя пластмассы, имеющей невысокую температуру плавления, и электронный модуль (26 или 40), помещенный в углубление, прорезанное в одной из указанных выше корпусных пластинок карты и подложке антенны, при этом вся карта с микросхемой, соединенной с антенной, образована подложкой антенны и обеими корпусными пластинками, приваренными друг к другу ламинированием при нагревании под давлением, отличающаяся тем, что подложка из волокнистого материала содержит пазы (14, 16 или 48, 50), расположенные таким образом, что они находятся поверх клеевых контактов (34, 36), посредством которых модуль прикреплен к другой корпусной пластинке карты, при этом выполненные из пластмассы слои (23, 25 или 54, 58) корпусных пластинок карты приводятся в тесный контакт через эти пазы при ламинировании, и пазы, заполненные таким образом, образуют сварной шов между корпусными пластинками карты и усиливают соединение модуля.

2. Карта по п.1, отличающаяся тем, что внешний контур одного паза или нескольких пазов (14, 16) имеет(ют) ту же форму, что и внешний контур одного клеевого контакта или нескольких клеевых контактов (34, 36).

3. Карта по п.2, отличающаяся тем, что микросхема электронного модуля (26) соединена с антенной при помощи двух соединительных контактов (11, 13), расположенных на подложке антенны (12), при этом подложка содержит два паза, расположенные с одной и с другой стороны соединительных контактов.

4. Карта по п.3, отличающаяся тем, что пазы (14, 16) имеют идентичную форму и расположены симметрично по отношению к соединительным контактам (11, 13).

5. Карта по п.4, отличающаяся тем, что пазы (14, 16) имеют скругленную форму.

6. Карта по п.1, отличающаяся тем, что представляет собой карту бесконтактного типа, в которой электронный модуль (40) помещен в углубление в подложке антенны до выполнения ламинирования при нагревании под давлением и укреплен на одной из корпусных пластинок карты (54) при помощи непроводящего ток клеевого слоя (60).

7. Карта по п.6, отличающаяся тем, что микросхема электронного модуля (40) соединена с антенной (42) при помощи двух соединительных контактов (62, 64), являющихся омическими контактами без токопроводящего клея, которые формируют путем сдавливания и слияния слоев корпусных пластинок карты (54, 58), что возможно благодаря пазам (48, 50), образующим сварочные швы после ламинирования при нагревании.

8. Карта по любому из пп.6 или 7, отличающаяся тем, что подложка антенны (38) содержит два паза (48, 50), расположенных с одной и с другой стороны электронного модуля (40).

9. Карта по п.8, отличающаяся тем, что пазы (48, 50) являются симметричными по отношению к электронному модулю (40).

Приоритет по пунктам:

14.09.2001 – пп.1-5;

20.02.2002 – пп.6-9.

РИСУНКИ