Патент на изобретение №2300159

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КАРТ ИЛИ ЭЛЕКТРОННЫХ ЭТИКЕТОК

(57) Реферат:

Изобретение относится к технологии изготовления карт или электронных этикеток, на которых установлены электронные компоненты, Сущность изобретения: способ изготовления карт или электронных этикеток путем сборки их из, по меньшей мере, одной тонкой гибкой подложки (7), проводящего слоя (4) и связывающего слоя (1), содержащих, по меньшей мере, один электронный компонент (11), включает в себя следующие этапы: формируют, по меньшей мере, один сегмент (6) в проводящем слое (4), формируют, по меньшей мере, одно окошко (2) в связывающем слое (1), формируют, по меньшей мере, одно окошко (8) в подложке (7), причем указанное окошко (8) предназначено для размещения электронного компонента (11), накладывают и ламинируют связывающий слой (1) и проводящий слой (4) на подложку для того, чтобы обеспечить совпадение отверстий (6), (2), (8), сделанных ранее, выполняют электрическую схему из множества дорожек, и формируют, по меньшей мере, один электрический контакт (4′) для электронного компонента (11), размещаемого в окошке подложки (7), осуществляют размещение и присоединение электронного компонента (11) в окошке (8), сформированном для этой цели в подложке (7). Техническим результатом изобретения является повышение качества электрических соединений между электронным компонентом или компонентами и дорожками на проводящей части карты. 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Область техники, которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к тонкой карте или электронной этикетке, содержащей, по меньшей мере, один электронный компонент, и способу ее изготовления.

Уровень техники

Данное изобретение относится к карте с внешним контактом или без него или электронной этикетке. Под электронной этикеткой понимается сборка, содержащая, по меньшей мере, основание, антенну и электронный компонент, например микросхему (электронный чип). Карта или электронная этикетка согласно настоящему изобретению в большинстве случаев используется как средство идентификации, контроля или платежа.

Настоящее изобретение в основном направлено на карты или тонкие гибкие карты, в которых смонтирован, по крайней мере, один электронный компонент. В качестве электронного компонента используются такие элементы, как микросхема, конденсатор, резистор, плавкий предохранитель, источник питания, дисплей, устройство распознавания отпечатков пальцев или любой другой подобный элемент.

Специалистам в данной области известны карты или электронные этикетки, в которых компоненты смонтированы на изолирующем основании, называемом подложкой, на котором дорожки и зоны соединений выгравированы на проводящем материале (обычно это медь). Компоненты обычно приклеиваются, а затем их контакты припаиваются на дорожки или на проводящие соединительные зоны подложки. Для защиты компонентов и схемы, смонтированной таким образом, на всю поверхность или ее часть наносят эпоксидную смолу для того, чтобы покрыть всю схему.

В патентном документе ЕР 1167068 описывается соединение посредством вдавливания контактов микросхемы в дорожки, выгравированные на подложке и выходящие из рамочной антенны. Соединение микросхемы выполняется без пайки на штырьках, предварительно установленных на контакты и предназначенных для вдавливания в металл проводящей дорожки. Сборка затем покрывается смолой и/или изолирующим слоем.

Оба вида известных карт или электронных этикеток, описанных выше, имеют недостатки – с одной стороны, они имеют большую толщину, которую трудно контролировать при производстве, а с другой стороны, ограниченную гибкость. В действительности, компоненты имеют различную высоту, и толщина покрытия должна соответствовать максимальной высоте, по меньшей мере, одного из компонентов, для того чтобы гарантировать приемлемую плоскостность карты. Для информации согласно стандартам ISO 7816 обычная толщина карты 0,76 мм.

Во втором случае, когда контакты компонента зафиксированы путем вдавливания их в проводники, выгравированные на подложке, качество соединения контакт-проводник изменяется в зависимости от механических свойств карты, таких как упругость или деформация.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков для получения плоской, тонкой и гибкой карты или электронной этикетки, обеспечивающей минимум брака при их изготовлении. Особенно это касается качества электрических соединений между электронным компонентом или компонентами и дорожками на проводящей части карты.

Другой задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления такой карты или электронной этикетки.

Эта задача решена благодаря тому, что карту или электронную этикетку получают путем сборки из, по меньшей мере, одной тонкой гибкой подложки, проводящего и связывающего слоев, и содержит, по меньшей мере, один электронный компонент, причем указанный проводящий слой сформирован токопроводящими дорожками, образующими антенну, и отличается тем, что подложка содержит, по меньшей мере, одно окошко для размещения электронного компонента, указанный связывающий слой удерживает проводящий слой на подложке, а проводящий слой частично выходит на поверхность окошка таким образом, что образует, по меньшей мере, один контакт для соединения с электронным компонентом.

Карта или электронная этикетка согласно настоящему изобретению изготавливается из изолирующего слоя, называемого подложкой, толщина которого выбирается предпочтительно по максимальной высоте устанавливаемого компонента. Эта выбранная толщина подложки определяет окончательный вид карты или этикетки, а именно то, что компонент образует на поверхности карты – выступ или впадину.

Указанная подложка содержит окошки, которые используются для установки электронных компонентов. Размеры окошек определяются размерами компонента и необходимого пространства вокруг него. Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения пространство вокруг компонента делается минимальным, чтобы временно удерживать электронный компонент в корпусе перед пайкой.

Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения пространство делается больше для того, чтобы заполнить его связывающим веществом или чтобы можно было разместить больше одного компонента.

Контакты компонента соединяются с проводящими дорожками, выгравированными, по меньшей мере, на одной лицевой поверхности подложки. Эти контакты образованы либо прямым соединением на проводящих дорожках, а именно за счет продления проводящего слоя в окошко, или через проводящую перемычку. При этом возможны различные варианты:

– оба контакта компонента соединены с проводящим слоем путем непосредственного соединения с проводящими дорожками,

– один контакт соединен с проводящим слоем напрямую, в то время как другой контакт компонента соединен с более отдаленной областью соединения проводящего слоя посредством изолированной проводящей перемычки, проходящей над другими дорожками,

– проводящая перемычка, соединенная с контактом компонента, проходит за компонентом внутри окошка подложки, где расположен указанный компонент, и выходит на противоположной стороне подложки. Перемычка соединена с проводящей поверхностью посредством пересечения подложки в соответствии со способом, известным специалистам в данной области. Другой контакт компонента соединен с проводящим слоем напрямую посредством другой перемычки, как было указано выше.

Карта или электронная этикетка, образованная таким образом, имеет толщину, соответствующую максимальной высоте, измеренной по используемому набору компонентов, к которой необходимо добавить толщину проводящего слоя. Гибкость такой карты или этикетки больше в результате уменьшения толщины. Установленный компонент не выступает из подложки и, таким образом, защищен от механических повреждений.

Задачей настоящего изобретения является создание способа изготовления карт или электронных этикеток путем сборки из, по меньшей мере одной тонкой гибкой подложки, проводящего слоя и связывающего слоя, содержащих, по меньшей мере один электронный компонент, причем указанный проводящий слой сформирован проводящими дорожками, образующими антенну, отличающегося тем, что он включает в себя следующие этапы:

– формируют, по меньшей мере один сегмент в проводящем слое,

– формируют, по меньшей мере, одно окошко в связывающем слое,

– формируют, по меньшей мере, одно окошко в подложке, причем указанное окошко предназначено для установки электронного компонента,

– накладывают и ламинируют связывающий и проводящий слои на подложку для того, чтобы совместить сделанные ранее отверстия,

– выполняют электрическую схему из множества дорожек и формируют, по меньшей мере, одну соединительную поверхность для электронного компонента, размещаемого в окошке подложки,

– осуществляют размещение и присоединение электронного компонента в окошке, сформированном для этой цели в подложке.

Вышеупомянутый сегмент в проводящем слое представляет собой отверстие, обычно выполненное посредством тиснения или травления. Эти отверстия имеют форму и размеры, зависящие от конфигурации контактов электронного компонента. Они служит для создания соединения для этих контактов при выполнении электрической схемы.

Вышеуказанные признаки образуют способ изготовления карты или электронной этикетки, содержащей, по меньше мере, один электронный компонент в соответствии с настоящим изобретением и требующий меньшего количества операций, что к тому же экономно. Этапы способа могут быть сгруппированы вместе и/или выполняться в другом порядке, или некоторые из них могут быть исключены в зависимости от применяемых характеристик, описанных ниже. Таким образом, этот способ гарантирует требуемые для этого типа карты или электронной этикетки свойства: высокую гибкость, высокую надежность благодаря эффективному закреплению контактов электронных компонентов.

Размер окошка в связывающем слое определяется таким образом, чтобы было возможно удалять клей, находящийся в области, куда устанавливают электронный компонент без удаления клея, находящегося под проводящими дорожками. Такое определение предоставляет широкий выбор форм средств формирования связывающего слоя.

Согласно другому варианту способа изготовления карты или электронной этикетки в соответствии с настоящим изобретением предлагается не вырезать окошко в связывающем слое, как описано на первом этапе указанного способа. В действительности, остатки клея на поверхностях, зарезервированных для контактов компонента, а именно поверхностях, которые представлены в окошках, вырезанных в подложке, могут быть удалены с использованием:

– химических средств перед размещением электронных компонентов,

– выпаривания или отсасывания при соединении электронного компонента (пайка, горячая сварка или термокомпрессионная сварка).

Согласно другому варианту способа изготовления карты или электронной этикетки в соответствии с настоящим изобретением предлагается заменить клейкую пленку, используемую для создания связывающего слоя, жидким адгезивом, наносимым на проводящий слой с использованием метода шелкографии, с использованием защитных материалов для окошка, которые защищают от нанесения связывающего вещества поверхности, зарезервированные для контактов компонента.

Согласно другому варианту способа изготовления карты или электронной этикетки в соответствии с настоящим изобретением предлагается наносить связывающий слой на подложку посредством шелкографии с защитными зонами для окошек. Связывающий слой может наноситься на всю поверхность подложки (без защитных материалов), до вырезания окошек. Этап формирования окошек на подложке также позволяет удалять клей в этой зоне. Затем на подложке создают проводящий слой, оставляя контактные поверхности проводящего слоя для освобождения соединительных компонентов от клея.

Одной из особенностей данного изобретения является то, что соединительная часть электронного компонента получается не больше толщины проводящего слоя и подложки, как это имеет в примерах уровня техники.

Перечень фигур чертежей

Сущность изобретения будет более понятна из нижеследующего подробного описания, в котором даются ссылки на прилагаемые чертежи, приводимые в качестве примеров, не ограничивающих область защиты настоящего изобретения. Чертежи изображают:

Фиг.1 – клейкая пленка с вырезанными окошками.

Фиг.2 – сборка, образованная клейкой пленкой, наложенной на пленку из проводящего материала.

Фиг.3 – сборка, образованная клейкой пленкой и проводящей пленкой с вырезанными сегментами.

Фиг.4 – подложка с вырезанными окошками.

Фиг.5 – наложение подложки на сборку из проводящей пленки и клейкой пленки.

Фиг.6 – сечение карты или электронной этикетки с установленным электронным компонентом.

Фиг.7 – сечение карты или электронной этикетки с электронным компонентом, один контакт которого соединен с проводящим слоем посредством перемычки.

Фиг.8 – сечение карты или электронной этикетки с электронным компонентом, один контакт которого соединен с проводящим слоем посредством перемычки с противоположной стороны подложки.

Осуществление изобретения

Фиг.1-6 иллюстрируют подробности способа изготовления карты или электронной этикетки в соответствии с настоящим изобретением и результаты, получаемые после каждого этапа указанного способа.

На фиг.1 показаны окошки 2 на клейкой пленке 1, получаемые, например, тиснением или высечкой. Форма и размеры окошек зависят от электронных компонентов, устанавливаемых позднее. Указанная пленка является связывающим слоем.

Для формирования изображенной на фиг.2 сборки 3, состоящей из связывающего слоя и проводящего слоя, вырезанная клейкая пленка 1 накладывается и закрепляется на пленке проводящего материала 4. В качестве проводящего материала обычно используется медь. Поэтому последний виден в окошках 2 сборки 3.

Следующий этап – изготовление посредством тиснения или гравирования сегментов 6 в окошках 2 сборки 3, состоящей из связывающего слоя и проводящего слоя, которые создают отдельные электрические контакты 4′ для электронных компонентов. Таким образом получается сборка 5. Целью этой операции является разделение двух зон проводящего материала, которые еще электрически соединены посредством окружающей проводящей поверхности.

На фиг.4 показана подложка 7 из изолирующего материала, толщина которой выбирается по максимальной высоте устанавливаемых электронных компонентов. На этой подложке окошки 8 вырезаны по форме и размерам, соответствующим этим компонентам. Эти окошки обычно аналогичны окошкам, вырезанным в клейкой пленке, показанной на фиг.1.

Подложку 7, вырезанную таким образом, накладывают и закрепляют на сборке 3, содержащей связывающий слой и проводящий слой, с тем чтобы окошки 8 соответствовали окошкам 2 сборки, состоящей из связывающего и проводящего слоев. В результате получается сборка 9 подложки, содержащая связывающий слой и проводящий слой, показанная на фиг.5. На увеличенном виде лицевой поверхности подложки показаны окошки 2 и наложенные окошки 8, в которых можно видеть выходящие поверхности электрических контактов 4′, зарезервированных для устанавливаемого электронного компонента.

Один этап, не показанный на чертежах, представляет собой гравирование схемы на проводящей лицевой поверхности (с задней стороны сборки 9, изготовленной ранее) образованной множеством дорожек, расположение которых зависит от электронных компонентов и их контактов. Используемые способы гравирования – тиснение, механическое или химическое травление, по существу зависят от конфигурации схемы и материала подложки и/или проводящей пленки.

Компонент далее устанавливают в предназначенное для него окошко 8 подложки, и затем соединяют с электрическими контактами 4′ путем пайки, холодной или горячей сварки или термокомпрессионной сварки.

Последний пример показан в увеличенном масштабе на фиг.6, где видно, что проводящий слой состоит из проводящей пленки 4, закрепленной на подложке 7 с помощью клейкой пленки 1, образующей связывающий слой. Компонент 11 размещен в окошке 2 клейкой пленки 1, наложенном на окошко 8 подложки 7, а контакты 10 вышеупомянутого компонента соединены с электрическими контактами 4′, разделенными сегментом 6.

На фиг.7 показана электрическая перемычка, соединяющая контакт 11 электронного компонента с дорожкой, расположенной на некотором расстоянии на проводящем слое 4. Вышеуказанная перемычка проходит над другими дорожками 13 и электрически изолирована от последних с помощью изолирующего материала 14. Этот защитный материал изготавливается обычно из куска тонкой пленки изолирующего материала. Другой контакт компонента соединен с проводящим слоем напрямую, как показано на фиг.6.

На фиг.8 показана электрическая перемычка 15, присоединенная к контакту 11 электронного компонента и проходящая вблизи последнего через подложку. Эту перемычку затем соединяют с областью соединения 16, расположенной на противоположной стороне подложки, причем вышеуказанная область образована проводящим элементом 17, который проходит через подложку. Этот элемент 17 соединен с проводящим слоем 4.

Окончательный необязательный этап изготовления карты или электронной этикетки, не показанный на чертежах, включает в себя нанесение пленки изолирующего материала на каждую лицевую поверхность, чтобы защитить схему, показанную на фиг.6, от влажности или коррозии, или для нанесения соответствующей маркировки (логотипа, знаков, изображения и т.п.).

Вариант карты или электронной этикетки согласно настоящему изобретению, не показанный на чертежах, образован путем сборки подложки, связывающего слоя и проводящего слоя, на каждой лицевой поверхности подложки. При этом подложка содержит, по меньшей мере, одно окошко для электронного компонента. Связывающие слои удерживают проводящие слои на каждой стороне подложки и, по меньшей мере, один проводящий слой выходит частично внутрь контура окошка таким образом, что образует по меньшей мере, один электрический контакт. Контакты электронного компонента соединяются либо посредством перемычки, по меньшей мере, с одним из проводящих слоев, покрывающих подложку, или напрямую с контактной поверхностью, расположенной на подложке окошка.

Толщина подложки карты, изготовленной способом, описанным в настоящем изобретении, может быть сравнима с максимальной высотой одного или более электронных компонентов, даже если они имеют относительно большую высоту, в особенности когда в качестве компонентов используются батареи или дисплеи. Поэтому такой тип карт может иметь толщину несколько миллиметров, особенно когда требуется высокая жесткость.

Формула изобретения

1. Способ изготовления карт или электронных этикеток путем сборки из, по меньшей мере, одной тонкой гибкой подложки (7) проводящего слоя (4) и связывающего слоя (1), и содержащих, по меньшей мере, один электронный компонент (11), причем указанный проводящий слой (4) сформирован из проводящих дорожек, образующих антенну, отличающийся тем, что он включает в себя следующие этапы:

формируют, по меньшей мере, один сегмент (6) в проводящем слое (4),

формируют, по меньшей мере, одно окошко (2) в связывающем слое (1),

формируют, по меньшей мере, одно окошко (8) в подложке (7), причем указанное окошко (8) предназначено для размещения электронного компонента (11),

накладывают и ламинируют связывающий слой (1) и проводящий слой (4) на подложку для того, чтобы обеспечить совпадение отверстий (6), (2), (8), сделанных ранее,

выполняют электрическую схему из множества дорожек и формируют, по меньшей мере, один электрический контакт (4′) для электронного компонента (11), размещаемого в окошке подложки (7),

осуществляют размещение и присоединение электронного компонента (11) в окошке (8), сформированном для этой цели в подложке (7).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что связывающий слой (1) изготовлен из клейкой пленки.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что связывающий слой (1) наносят посредством шелкографии на проводящий слой с защищенными областями для формирования окошек.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что связывающий слой наносят посредством шелкографии на подложку предпочтительно с защищенными областями для формирования окошек.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что создание электрической схемы осуществляют путем тиснения, механического или химического травления проводящего слоя (4).

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что контакты (10) указанного электронного компонента (11) присоединяют посредством пайки, холодной или горячей сварки на проводящей пленке или термокомпрессионной сварки.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что формирование окошек (2), (8) в связывающем слое (1) и подложке (7) и сегмента (6) в проводящем слое (4) выполняют тиснением.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что проводящий слой (4) наносят таким образом, что он частично заходит внутрь поверхности окошка (8), образуя, по меньшей мере, два электрических контакта (4′), к которым присоединяется электронный компонент (11).

9. Способ по п.1,отличающийся тем, что проводящий слой (4) наносят таким образом, что он заходит внутрь поверхности окошка (8), образуя, по меньшей мере, один электрический контакт (4′), к которому присоединяется электронный компонент (11), а другой электрический контакт формируется перемычкой (12, 15), присоединяющей более удаленную область на проводящем слое.

10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что толщина подложки (7) равна, по меньшей мере, высоте самого высокого электронного компонента (11).

11. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что окончательный этап состоит из нанесения пленки изолирующего материала на каждую лицевую поверхность сборки, причем вышеупомянутая пленка служит в качестве защиты и/или опоры, допускающей последующую маркировку.

РИСУНКИ