KR19990076679A - 비접촉식 기술에서 사용하기 위한 칩카드의 제조방법 - Google Patents

비접촉식 기술에서 사용하기 위한 칩카드의 제조방법 Download PDF

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Abstract

제조되는 칩카드들에는 집적회로요소들(칩(2) 및/또는 전자모듈(12)), 전기에너지 및/또는 데이터전송의 비접속전달을 위한 카플링수단(코일(6), 콘덴서층들(8)) 그리고 카드의 외부표면에 형성되는 적어도 하나의 라벨(1)이 전제된다. 이 카플링수단(6,8)은 상기한 라벨의 내부표면에 적용된다. 이와같이 준비된 라벨(1)은 그다음 사출몰드로 삽입된다. 개벌적으로 완성된 집적회로요소들(12)은 그다음 카플링수단(6,8)의 단자들에 정확히 맞추고 접촉시키기 위하여 사출몰드에 위치된다. 마지막으로 카드몸체는 주형되고 사출성형공정에 의하여 라벨에 접합된다. 카플링수단(6,8)과 집적회로요소들(12) 간의 전기연결이 다양한 방법으로 몰드자체에 만들어 진다.

Description

비접촉식 기술에서 사용하기 위한 칩카드의 제조방법
외부 접촉영역을 가지며 이것을 통하여 판독( 및 기록) 유니트와 교류하는 잘 알려진 칩카드들 이외에 소위 비접촉식 칩카드들이 역시 제안되어져 왔다. 이것은 적어도 데이터 전송을 위하지 않더라도 카드와 카드판독 유니트간의 전기적 접촉을 필요로 하지 않는다. 대신 전송 또는 교신은 카드내에 그리고 카드판독 유니트 안에 통합된 결합요소들에 의하여 이루어 진다. 적용에 따라 이러한 기술은 카드판독기 내에 카드의 삽입을 필요로 하는 닫힌 카플링과 중간 및 그 이상의 거리들에 걸쳐 "통과시"교신하게 하는 즉 카드판독기 내에 카드가 삽입되지 않는 원격의 카플링이 구별된다. 또한(데이터 전송을 가능하게 할뿐만 아니라 카드회로에 대한 비접촉식 전원공급을 제공하는) 두드러진 유도 카플링 법에 부가하여 용량성 카플링이 역시 제안되어져 왔지만 이것은 데이터 전송에 단지 적합하게 간주된다. 마지막으로 종래의 외부 접촉 영역을 부가적으로 가지는-소위 하이브리드 또는 조합카드들-비접촉식 이용을 위한 카드들이 역시 제안되어져 왔다 (참조 : Sickert, K., Winerth, H. : 주기술 마이크로 전자공학(Key technology Microelectronics), 24부 : 접촉식에서 비접촉식 칩카드들 ; 일렉트로닉 1898, 70 25, 66-78쪽).
비접촉식 칩카드들을 위한 여러 응용들이 이미 제안되어져 왔고 적절한 고도로 정교한 전송기 및 회로시스템들, 칩들 그리고 소프트웨어가 이들을 위하여 개발되어 왔다. 그러나 지금까지 단지 몇몇 제안들만이 비접촉 데이터 전송과 에너지 전달의 특성들을 적절히 고려하는 이러한 카드들의 제조와 구성을 위하여 공표되어져 왔다.
이러한 제안들중 하나는 인쇄된 커버필름들 및/또는 라벨들과 같이 띠 컨덕터, 닫힌 카플링을 위한 두 개의 작은 전송코일들 그리고 칩들을 포함하는 필름 또는 박막의 내부기판을 가지는 서로 밀착된 여러 층들의 적층구조의 카드를 제공한다. 이러한 형태에서 하나의 링은 명백하게 기계적 보호를 위하여 칩을 둘러싼다 (참조 : 상기된 출판물 75-76쪽, 그림 8 우측과 그림 10). 필름들 또느 박막의 여러층들을 서로 포개는데 있어 요구되는 정확한 맞춤 이외에 이러한 넓은 영역들을 서로 밀착시키는 것은 내장된 칩들과 필름 또는 박막의 인쇄된 외부층들에 대하여 문제점들을 발생시키는 것으로 생각된다.
또다른 제안은 하이브리드 회로와 칩의 후면에 고정된 고주파 안테나 코일을 가지는 단일의 4㎜×4㎜ 칩을 제공한다. 상기 언급된 제안과 유사하게 이 카드는 필름 또는 박막의 여러층들로된 적층제로 이루어지고, 이 칩은 내부 필름 또는 박막에서 함몰부에 위치되어야 한다(Jurisch, R.:mic3, 새로운 비접촉 칩카드기술; 카드-포럼 1995, no.3, 82-84쪽). 다층구조에 대하여 상기한 사항들은 이것에 여시 적용되지만 무엇보다도 이 칩은 안테나코일에 대하여 극히 제한된 영역을 제공하고 이러한 사실은 어떠한 경우에도 원격의 카플링 적용들을 불가능하게 만들기 쉽다.
본 발명은 전기에너지 및/또는 데이터들의 비접촉식 전송과 카플링장치로 연결되는 적어도 하나의 칩 및/또는 전자모듈 및 카드의 외부표면의 적어도 한면이 라벨로 형성되는 형태의 집적회로 요소들을 위하여 유도 및/또는 용량 카플링장치를 전제로 하는 칩카드의 제조방법을 제안한다.
도 1에서 도 4는 사출몰드에 삽입되어진 후 집적회로 요소들과 맞추어지고 다양한 방식으로 접촉되는 내부표면 상에 배열된 카플링장치를 가지는 라벨들의 다양한 모범적인 실시예들을 나타낸다.
도 5는 라벨들과 집적회로요소들이 사출성형공정을 위하여 놓여져 있는 사출몰드의 부분 단면도를 나타낸다.
발명에 따른 방법의 목적은 비접촉식 칩카드들의 효율적이고 저가이며 안정적인 연속생산을 가능하게 만드는 것이며, 이것에 의하여 동시에 비접촉식 작동을 위한 카플링요소들의 특별한 요구들이 고려되며 또한 제조공정동안 고가의 특수한 칩들에 대한 파손위험이 가능한 피하여지는 것이다.
발명의 방법에 따라 이러한 목적들은 아래와 같이 달성된다 :
- 앞서 말한 카플링 장치는 인쇄된 또는 인쇄되어지는 외부표면에 떨어져 마주하는 라벨의 표면에 적용된다;
- 이렇게 준비된 라벨이 주입틀로 삽입된다;
- 개별적으로 공급되는 집적회로 요소들은 상기한 카플링장치를 위한 접촉수단으로써 제공되며, 라벨 위의 주입틀로 삽입되고, 상기한 접촉수단은 이로인하여 카플링장치의 단자들에 정확히 위치되고 이 단자들과 접촉된다;
- 카드의 몸체는 그다음 성형되고 사출성형 공정에 의하여 라벨에 접합되며 동시에 이 집적회로 요소들은 카드의 몸체에 내장된다;
- 이로인하여 상기의 카플링장치와 상기의 집적회로요소들 간의 전기적인 전도연결들이 기계적인 접촉압력, 전기전도접착, 및/또는 낮은 융점의 연납땜에 의하여 사출몰드 내에서 형성된다.
사용된 라벨들의 외부표면은 바람직하게 미리 인쇄되어져야 하지만 공백의 라벨들이 역시 사용될 수도 있고 완성된 카드들은 그후에 필요에 따라 인쇄된다. 코일들과 콘덴서층들은 카플링요소들로서 사용하기에 모두 적합하며 유도 및 용적 카플링을 위한 요소들이 단일카드에 포함될 수도 있다. 이러한 목적을 위하여 "전자모듈" 이란 용어가 카드로 적합하여지고 보호외피와 연결접촉부들의 가지는 적어도 하나의 칩을 가지는 미리 제조된 유니트에 사용된다. 만약 라벨이 카드외부표면들의 각각에 대하여 제공되어 진다면, 둘중 하나 이거나 둘다의 이러한 라벨들이 앞서말한 방식으로 사출몰드내에 삽입을 위하여 준비될 수 있다.
청구항 제 1항에서 규정되는 바와같이 발명에 따른 방법의 여러 특수한 경우들은 종속항들에서 언급된다. 본 발명의 전형적인 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세하게 아래에 설명된다.
도 1에서 도 4는 카드의 외부표면을 형성시키기 위하여 칩카드의 제조에서 사용되는 라벨(1)의 내부표면을 나타낸다. 이것은 전형적으로 약 0.1㎜의 두께인 카드형의 플라스틱 필름 또는 박막이고 보통 인쇄된 글자 및/또는 그림을 위한 기판으로서 작용한다. 종종 두 개의 이러한 라벨들이 칩카드의 두 외부표면들을 형성한다. 도면에는 보여지지 않는 라벨의 외부표면은 바람직하게 미리 인쇄되어지지만 완성된 카드의 그다음 인쇄도 역시 가능하다.
전체 네 개의 실시예들에서 도시된 표면은 이것의 외부표면과 떨어져 마주하는 라벨의 면이다. 카드의 비접촉 사용 또는 작동을 위한 카플링장치(3,6,8)는 이러한 내부표면에 적용된다. 도 1의 좌측에만 나타나는 바와같이 이렇게 준비된 라벨(1)은 사출몰드의 바닥부분(20)으로 삽입된다 (도 5 참조). 또한 반도체칩들(2,21) 또는 전자모듈들(12,12')의 형태인 집적회로 요소들이 보여진다. 마찬가지로 도 1의 우측에만 나타나는 바와같이 이러한 요소들은 개별적으로 공급되어지고 라벨(1) 위에서 사출몰드에 삽입된다. 이들의 접촉장치 또는 접합패드들(도 1에서(4'))은 (도면에는 나타나지 않은) 조작장치에 의하여 정확하게 위치가 맞추어지고 카플링장치의 단자들을 접촉시킨다. 상기한 공정은 도 2에서 도 4와 연관하여 아래에 설명된 다른 다양한 실시예들에 역시 적용된다.
도 1의 경우에 있어서 유도카플링을 위한 코일은 편평한 와이어코일(3)로서 감긴다. 이 코일은 카드형태에 적합하게 직사각형의 형상이고 라벨의 단부들을 따라 라벨(1)에 접착된다. 우측에 독립되어 도시된 칩(2)의 "배면"은 코일(3)에 대한 접촉수단으로 접합패드(4')들을 갖는다. 이 칩은 예를들어 이것의 집적회로가 코일(3)을 경유하여 데이터교류와 회로부에로의 전기에너지공급을 포함하여 모든 카드의 기능들을 수행하는 단일칩일수도 있다. 칩(2)에 대한 코일단부들의 전기적 연결은 도시되는 바와같이 단자들(4)에 의하여 필요하다면 와이어다리(5)를 가로질러 만들어 질 수 있으며, 여기서 이 단자들(4)은 라벨상에 있고 칩(2)의 상기한 접합패드들(4')에 접촉연결된다. 또한 이 칩(2)은 접합제에 의하여 라벨(1)에 부착될 수도 있다.
도 2에 나타낸 실시에에서 필요한 감김횟수를 가지는 카플링코일(6)은 라벨(1)상에 인쇄된 회로로서 만들어 있다. 이 공지기술은 동시에 칩(2)에 대한 직접적인 접촉결합을 위해 적합한 코일단부들(7)을 만들기 위하여 역시 사용될 수 있다. 코일 단부들 중의 하나를 가로 지르게 하는 특별한 장치를 생략시키기 위하여 도시되는 바와같이 코일(6)의 감긴데를 가로질러 칩을 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 만약 코일을 마주하는 칩(2)의 표면이 절연 비활성층으로 제공되어지면 그다음의 어떠한 조치도 필요치 않다; 만약 필요하다면 절연코팅이 이 칩(2)이 적용되기 전 코일(6)에 가해질 수도 있다.
도 3에 보여진 실시예에서 카플링코일(6)은 전체 카드형태를 대체로 이용하는 인쇄회로로서 마찬가지로 라벨(1)에 적용된다. 동시에 동일한 기술이 용적 카플링을 위하여 콘덴서층들로서 코일영역 내에 두 개의 전도영역들(8)을 만들기 위하여 사용되었다. 이 경우에 있어서 집적회로(칩(2))는 편평한 전자모듈(12) 내에 포함된다. 이것은 두 개의 코일단부들과 콘덴서 코팅들(8)에 대한 접촉결합을 위하여 모듈단자들(13)의 형태인 접촉수단 또는 결합패드들을 가지는 이것은 바람직하게 코일감김(6)부를 가로질러 가교시키기 위하여 위치된다.
이 카드의 집적회로 요소들은 단일의 칩 또는 모듈에 집중시킬 필요가 없지만 공지된 방식으로 두 개의 또는 그이상의 이러한 구성부분들 사이에 분산될 수도 있다. 만약 그러하다면 상기한 구성부분들을 서로 및/또는 결합장치에 연결시키기 위하여 인쇄회로를 라벨에 적용시키는 것이 유용할 수도 있다. 도 4는 이러한 유형의 전형적인 실시예를 나타내며 이 경우에는 비접촉식 작동을 위할 뿐만아니라 직접적인 전기 접촉에 적합하게 설계된 칩카드이다. 따라서 도 4는 라벨(1)상의 인쇄된 코일(6)의 영역 내부에 위치된 접촉들(15)과 독립된 칩(2')을 가지는 모듈(12')을 나타낸다.
칩(2')은 예를들어 비접촉식 데이터전송의 기능을 수행하고 필요하다면 카드회로에 전기에너지의 공급을 수행하는 소위 통신칩일 수도 있다. 도시되는 바와같이 이러한 칩은 코일의 한단부로 직접연결될 수 있고 와이어다리(5)를 통하여 다른것에 연결될 수 있다. 이 전자모듈(12')은 접촉영역(15)이 카드 판독기로의 전기연결을 위하여(예를들어 특허공보 제 EP-A-0 599 194에 설명된 모듈과 유사한) 카드의 바깥표면들 중의 한부분을 형성하는 특히 편평한 설계로 이루어진다. 이 외부접촉부들(15)은 라벨(1)을 지지하는 각이진 "다리들(feet)"을 갖는다. 또한 이 모듈(12')은 외부로부터 접근되지 않는 다른 접촉부들(17)을 갖는다. 이들은 라벨상의 인쇄회로띠들(14)로 접촉 접합되고 이들을 가로지르는 또는 만약 독립된 통신칩이 제공되지 않는다면 카플링장치와 직접적으로 모듈(12')과 칩(2')간의 연결을 제공한다 (도 5 참조). 필요하다면 부가적인 띠전도체(14)가 이 통신칩(2')과 모듈(12')간의 그다음 연결을 위하여 제공될 수 있다.
라벨상의 이 카플링 수단은 카드시스템의 요구에 부합하게 분명히 설계될 수 있다; 특히 예를들어 두 개의 카플링코일들이 서로 이웃하여 역시 놓여질 수도 있다. 비록 도 1 내지 도 4에 나타낸 전형적인 실시예들은 단일라벨(1)에 관한 것이지만 만약 라벨들 각각의 쌍이 카드의 두 바깥표면들 중의 하나를 형성한다면 카플링요소들을 가지는 양쪽 라벨들을 제공하는 것이 역시 가능하다.
예를들어 하나 또는 그 이상의 코일들이 카드의 라벨들중의 하나에 적용될 수 있고, 콘덴서층들이 다른라벨에 적용되거나 또는 양라벨들은 각각 콘덴서층을 가질 수도 있다. 이 경우에 있어서 카플링 수단에 접촉접합되도록 양쪽면들상의 집적회로요소들은 필요한 접합패드 또는 모듈단자들과 함께 제공되어야 한다.
언급된 바와같이 준비된 라벨(들)과(일부경우들에는 카드당 하나) 집적회로요소들은 다른하나가 사출몰드로 들어간후 삽입된다. 도 5는 분리판에 주입구를 가지는 두 개의 반쪽틀들(20,21)로 이루어지는 틀을 도시적으로 보여준다. 도시된 실시예는 도 4에 대하여 설명된 바와같이 준비된 라벨을 바탕으로 한다. 이 몰드(20,21)에서 이것은 하부라벨(1a)이고 제 2의 라벨(1b)이 상부 반쪽몰드(21)로 놓여진다. 입증된 실습에서 이 상부라벨(1b)은 모듈(12')의 접촉영역(15)에 의하여 점유되는 직사각형의 홈(18)을 갖는다. 이 모듈의 다른 접촉부들(17)이 다른한편으로 카드의 바깥표면상에 노출되지는 않고 이 하부라벨(1a)에 의하여 덮혀진다.
마지막으로 라벨(들)과 집적회로요소들이 조립되어져 있고 이 몰드가 닫혀져 있을때(예를들어 도 5에서와 같이), 카드몸체는 몰드에 형성된 공동(23)을 채우기 위하여 사출성형 공정, 즉 플라스틱의 주입에 의하여 형성된다. 이러한 공정에서 주입된 물질은 라벨(들)의 내부표면에 접합되고 결합되며 동시에 집적회로요소들을 에워싸고 이들을 카드의 몸체로 일체화 시킨다. 이 칩카드는 비로서 비접촉식 사용을 위하여 필요한 모든 구성부분들을 포함하고 이 몰드로부터 벗어날 수 있다.
지금까지 공지된 다양한 공정들은 집적회로요소들과 카플링수단 및/또는 주입몰드 내의 띠전도체 사이의 전기전도 연결을 형성시키기 위하여 아용가능하다. 전기전도 접합체의 국부작용에 의한 연결들이 가능하다. 또한 만약 필요하다면 초음파 접합으로써 기계적인 접촉압력에 의하여 간단하게 직접적인 금속 대 금속연결을 이루는 것이 역시 가능하다. 도 5에서 보여진 실시예로서 만약 모듈(12')이 전체 카드 두께를 실질적으로 받도록 사용되어지면, 이것의 단자들(17)은 닫혀진 몰드(20,21)에서 띠전도체들(14)에 맞대어 밀려지고 이것은 몰드 내부에서의 접촉접합을 증지시킨다. 본 명세서에서 연결들을 만들기 위하여 주입성형동안에 플라스틱 성형 물질에서의 높은 압력의 결과로써 삽입된 구성부들에 강한힘들이 적용되게 할 수 있다. 전기접촉접합을 위하여 예를들어 열을 반응시켜 몰드에서 고착되는 접합제를 사용하거나 또는 금속 대 금속 결합을 위하여 압력과 고온의 동시적용 즉 열압착(thermo compression)에 의하여 주입성형에서 발생하는 고온을 역시 이용할 수 있다. 마지막으로 주입성형에서 용융하는 연납(미리 형성된 납)의 부분들을 사용하여 전기적인 전도연결들을 확실하게 하는 것이 역시 가능하다.
본 발명에 따르는 방법은 일반적으로 어떠하든 필요하여지는 라벨에 유리한 이중의 기능을 부여한다. 이 카플링요소들은 적재, 디스택킹(destacking) 그리고 사출몰드로의 삽입과 같은 제한하는 취급없이 매우 다양한 방식으로 설계되고 라벨상에 배열될 수 있다. 실제적으로 라벨 또는 카드의 전체표면이 이 카플링장치를 위하여 이용될 수 있고 따라서 원격카플링을 위하여 필수적인 코일영역과 다수의 와인딩(winding)들을 제공하거나 또는 용적카플링을 위하여 콘덴서층들을 제공하는 것이 가능하다. 사출몰드 내에 모듈들이나 또는 칩들의 정확한 위치지정을 위하여 보판기와 같은 종래의 칩카드 제조시 효율성이 이미 입증된 공구들이 이용가능하다. 또한 사출성형은 칩카드들의 제조를 위하여 효율적인 공정기술이며 카드몸체 내에 칩들과 모듈을을 부드럽고 그러나 단단하지 않게 내장시키는 것을 보장한다.

Claims (10)

  1. 전기에너지 및/또는 데이터들의 비접촉식 정송과 카플링장치로 연결되는 적어도 하나의 칩 및/또는 전자모듈 및 카드의 외부표면의 적어도 한면이 라벨로 형성되는 형태의 집적회로 요소들을 위하여 유도 및/또는 용량 카플링장치를 전제로 하는 칩카드의 제조방법에 있어서,
    - 앞서 말한 카플링 장치는 인쇄된 또는 인쇄되어지는 외부표면에 떨어져 마주하는 라벨의 표면에 적용되고;
    - 이렇게 준비된 라벨이 주입틀로 삽입되며;
    - 개별적으로 공급되는 집적회로 요소들은 상기한 카플링장치를 위한 접촉수단으로써 제공되며, 라벨 위의 주입틀로 삽입되고, 상기한 접촉수단은 이로인하여 카플링장치의 단자들에 정확히 위치되고 이 단자들과 접촉되고
    - 카드의 몸체는 그다음 성형되고 사출성형 공정에 의하여 라벨에 접합되며 동시에 이 집적회로 요소들은 카드의 몸체에 내장되며;
    - 이로인하여 상기의 카플링장치와 상기의 집적회로요소들 간의 전기적인 전도연결들이 기계적인 접촉압력, 전기전도접착, 및/또는 낮은 융점의 연납땜에 의하여 사출몰드 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    유도카플링을 위한 적어도 하나의 코일이 편평하게 감긴 와이어코일(3)의 형태로 라벨(1)에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    이 카플링장치(6,8)는 인쇄회로의 형태로 라벨(1)상에 형성된 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    칩(2) 또는 전자모듈(12)이 인쇄된 코일(6)의 감긴곳을 가로질러 위치되고 코일의 외부 그리고 내부의 단자들이 이것과 접촉되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 전항들중 어느 한 항에 있어서,
    인쇄된 띠 전도체(4,14)가 카플링장치(3,6,8)의 집적회로요소들(2,12)로의 연결 및/또는 집적회로요소들의 상호연결을 위하여 라벨(1)에 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    열반응성(열경화의)전도 접합제가 전기전도연결을 이루기 위하여 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    사출몰드내의 접촉접합이 초음파용접에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    사출몰드 내의 접촉 접합은 열압착 즉 증가된 온도 및 압력의 동시적용에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,
    사출몰드 내의 접촉 접합은 연납의 미리 형성된 부분들을 사용하여 달성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 전항들중 어느 한 항에 있어서,
    전자모듈(12')이 카플링요소들에 연속되도록 외부로 접속가능한 접촉영역(15)과 부가적인 단자들을 가지게 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
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