BRPI0721672B1

BRPI0721672B1 - aparelho de interface eletrônico e seu método e sistema de fabricação

Info

Publication number: BRPI0721672B1
Application number: BRPI0721672A
Authority: BR
Inventors: Shafran Guy; Bashan Oded
Original assignee: On Track Innovations Ltd
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2007-11-08
Publication date: 2019-01-15
Also published as: EP2212975A4; WO2008129547A2; KR20100017263A; EP2143046B1; US9038913B2; AR066272A1; HK1109708A2; CN101689249B; US8333004B2; CL2008000113A1; RU2461105C2; US9773201B2; WO2008129526A3; TWI457836B; US20130014382A1; KR101285907B1; TW200842725A; BRPI0811086A2; BRPI0721672A2; BRPI0818708A2

Abstract

aparelho de interface eletrônico e seu método e sistema de fabricação. a invenção refere-se a um método de fabricação de um cartão de interface eletrônico (1 00), incluindo a definição de um par de aberturas em uma camada de substrato (116), a associação de uma antena (112) à camada de substrato (116) de tal modo que as extremidades opostas da antena (112) terminem nas aberturas, a colocação de um elemento de metal em cada uma das aberturas, a conexão das extremidades da antena aos elementos de metal, a laminação da camada de substrato juntamente com uma camada de topo (114) e uma camada de fundo (118), a formação de um recesso (122) na camada de topo e na camada de substrato, a fixação da extremidade dos fios de conexão (130) aos elementos de metal, a fixação das extremidades opostas dos fios de conexão (130) a um módulo de chip (120), e a selagem do módulo de chip no recesso (122).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO DE INTERFACE ELETRÔNICO E SEU MÉTODO E SISTEMA DE FABRICAÇÃO.

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a cartões de interface eletrônicos, também conhecidos como cartões inteligentes, de modo geral e mais particularmente a cartões de interface eletrônicos dotados de funcionalidades com contato e/ou sem contato.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

As seguintes patentes U.S. supostamente representam o corrente estado da técnica: Patentes U.S. N°s 7 278 580; 7 271 039, 7 269 021, 7 243 840, 7 240 847 e 7 204 427.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

A presente invenção busca prover cartões de interface eletrônicos aperfeiçoados e seus métodos de fabricação.

É, portanto, provido, de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, um método para a fabricação de um cartão de interface eletrônico que inclui a definição de um par de aberturas em uma camada de substrato, a associação de uma antena à camada de substrato de tal modo que as extremidades opostas da antena terminem nas aberturas, a colocação de um elemento metálico em cada uma das aberturas, a conexão das extremidades da antena aos elementos de metal, a laminação da camada de substrato juntamente com uma camada de topo e uma camada de fundo, a formação de um recesso na camada de topo e na camada de substrato, a fixação das extremidades dos fios de conexão aos elementos de metal, a fixação das extremidades opostas dos fios desconexão a um módulo de chip, e a vedação do módulo de chip no recesso.

De preferência, o método inclui ainda a provisão de uma primeira camada de substrato adicional e uma segunda camada de substrato adicional sobre o lado inferior da camada de substrato antes da laminação. Adicionalmente ou de maneira alternativa, a camada de topo inclui uma primeira camada de substrato de topo e uma segunda camada de substrato de topo.

Além disso, o método inclui ainda a exposição de uma superfície rebaixada da segunda camada de topo adjacente ao recesso, e a vedação inclui a colocação de um adesivo sobre um lado inferior do módulo de chip, e a inserção do módulo de chip no recesso de tal modo que o lado inferior se encaixe na superfície rebaixada.

De preferência, o método inclui ainda a dobradura dos fios por baixo do módulo de chip. Adicionalmente ou de maneira alternativa, o método é automatizado.

De preferência, a fixação das extremidades dos fios de conexão aos elementos de metal inclui uma ligação a laser. Adicionalmente ou de maneira alternativa, a fixação das extremidades opostas dos fios de conexão a um módulo de chip inclui uma soldagem.

De preferência, os fios têm um comprimento substancialmente maior que a distância entre suas respectivas extremidades opostas no cartão de interface eletrônico.

É ainda provido, de acordo com uma outra modalidade preferida da presente invenção, um método de fabricação de um cartão de interface eletrônico incluindo a formação de um substrato tendo pelo menos uma camada, a formação de uma antena na pelo menos uma camada, a formação de um recesso na pelo menos uma camada, a conexão dos fios entre um módulo de chip e a antena, e a montagem do módulo de chip no recesso.

De preferência, os fios têm um comprimento substancialmente maior que a distância entre suas respectivas extremidades opostas no cartão de interface eletrônico. Adicionalmente ou de maneira alternativa, os fios de conexão incluem a conexão da antena aos elementos de metal e a conexão dos fios aos elementos de metal. Adicionalmente ou de maneira alternativa, a montagem inclui a dobradura dos fios por baixo do módulo de chip.

De preferência, o método é automatizado.

É ainda provido, de acordo ainda com uma outra modalidade preferida da presente invenção um cartão de interface eletrônico que inclui um substrato, uma antena de fio associada ao substrato, um módulo de chip montado em um recesso formado no substrato, e fios que provêm conexões elétricas entre o dito módulo de chip e a antena de fio.

De preferência, o módulo de chip inclui um chip de cartão inteligente empacotado. Adicionalmente ou de maneira alternativa, os fios são dobrados por baixo do módulo de chip no recesso. Adicionalmente ou de maneira alternativa, os fios têm um comprimento substancialmente maior que a distância entre suas respectivas extremidades opostas no cartão de interface eletrônico.

É ainda provido, de acordo com ainda com uma outra modalidade preferida da presente invenção, um sistema para a fabricação de um cartão de interface eletrônico baseado em um conjunto de interface eletrônico que inclui um substrato tendo pelo menos uma camada, pelo menos dois elementos de metal localizados na pelo menos uma camada, e uma antena de fio associada ao substrato e tendo extremidades eletricamente acopladas pelo menos aos dois elementos de metal, o sistema incluindo um laminador operativo para laminar a camada de substrato juntamente com uma camada de topo e uma camada de fundo, um formador de recesso operativo para formar um recesso na camada de topo e na camada de substrato, um primeiro fixador de fio para unir as extremidades dos fios de conexão aos elementos de metal, um segundo fixador de fio operativo para unir as extremidades opostas dos fios de conexão a um módulo de chip, e um selador operativo para selar o módulo de chip no recesso.

De preferência, o primeiro fixador de fio é um fixador de fio de ligação a laser. Adicionalmente ou de maneira alternativa, o segundo fixador de fio é um fixador de fio de solda.

É ainda provido, de acordo com uma outra modalidade preferida da presente invenção, um conjunto de interface eletrônico que inclui um substrato tendo pelo menos uma camada, pelo menos dois elementos de metal localizados na pelo menos uma camada, e uma antena de fio associada ao substrato e tendo extremidades eletricamente acopladas aos pelo menos dois elementos de metal.

É ainda provido, de acordo com uma outra modalidade preferida da presente invenção, um método de fabricação de um conjunto de interface eletrônico que inclui a provisão de um substrato tendo pelo menos uma camada de substrato, a associação de uma antena a pelo menos uma camada de substrato, e a conexão das extremidades opostas da antena aos elementos de metal associados ao substrato.

De preferência, o método inclui ainda a definição de um par de aberturas em uma camada de substrato de tal modo que as extremidades opostas da antena terminem nas aberturas, e a colocação dos elementos de metal em cada uma das aberturas antes da conexão. Adicionalmente ou de maneira alternativa, o método inclui ainda a laminação da camada de substrato juntamente com uma camada de topo e uma camada de fundo. Adicionalmente, o método inclui ainda a formação de um recesso na camada de topo e na camada de substrato, a fixação das extremidades dos fios de conexão aos elementos de metal, a fixação das extremidades opostas dos fios de conexão a um módulo de chip, e a selagem do módulo de chip no recesso.

De preferência, a fixação das extremidades dos fios de conexão aos elementos de metal inclui uma ligação a laser. Adicionalmente ou de maneira alternativa, a fixação das extremidades opostas dos fios de conexão a um módulo de chip inclui uma soldadura.

De preferência, o método é automatizado.

É ainda provido, de acordo ainda com uma outra modalidade preferida da presente invenção, um conjunto de interface eletrônico que inclui um substrato tendo pelo menos uma camada, pelo menos dois terminais localizados na pelo menos uma camada, uma antena de fio associada ao substrato e tendo extremidades eletricamente acopladas pelo menos aos dois terminais, um módulo de chip montado em um recesso formado no substrato, e os fios provendo conexões elétricas entre o módulo de chip e a antena de fio, os fios tendo um comprimento substancialmente maior que a distância entre suas respectivas extremidades opostas no conjunto de interface eletrônico.

De preferência, o módulo de chip inclui um chip de cartão inteligente empacotado. Adicionalmente ou de maneira alternativa, os fios são dobrados por baixo do módulo de chip no recesso.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A presente invenção será entendida e apreciada de uma forma mais completa a partir da descrição detalhada a seguir, tomada em conjunto com os desenhos, nos quais:

A figura 1 é uma ilustração pictórica e secional simplificada de um cartão de interface eletrônico tendo ambas as funcionalidades com contato e sem contato, construído e operativo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção;

A figura 2 é uma ilustração pictórica simplificada de uma etapa inicial da fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1;

As figuras 3A e 3B são, respectivamente, ilustrações pictóricas e secionais simplificadas de uma outra etapa de fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1;

As figuras 4A e 4B são, respectivamente, ilustrações pictóricas e secionais simplificadas de ainda uma outra etapa de fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1;

As figuras 5A e 5B são, respectivamente, ilustrações pictóricas e secionais simplificadas de ainda uma outra etapa de fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1;

As figuras 6A e 6B são, respectivamente, ilustrações pictóricas e secionais simplificadas de uma etapa adicional na fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1;

As figuras 7A e 7B são, respectivamente, ilustrações de uma outra etapa adicional na fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1;

As figuras 8A e 8B são, respectivamente, ilustrações pictóricas e secionais simplificadas de uma outra etapa adicional na fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1;

As figuras 9A e 9B são, respectivamente, ilustrações pictóricas e secionais simplificadas de uma outra etapa adicional na fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1; e

As figuras 10A e 10B são, respectivamente, ilustrações pictóricas e secionais simplificadas de uma etapa final na fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE UMA MODALIDADE PREFERIDA

A seguir, faz-se referência à figura 1, que ilustra um cartão de interface eletrônico 100 tendo funcionalidades com contato e/ou sem contato, construído e operativo de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção. Conforme observado na figura 1, o cartão de interface eletrônico 100 de preferência compreende um substrato de múltiplas camadas dotado de camadas de topo e de fundo 102 e 104, tipicamente feitas de PVC poli(cloreto de vinila), cada qual, tipicamente, com uma espessura de 0,05 mm. De maneira alternativa, as camadas de proteção 102 e 104 podem ser feitas de qualquer material adequado, como Teslin®, PET-G poli (te refta lato de etileno glicol), PET-F poli(tereftalato de etileno-filme), policarbonato ou ABS.

Dispostas no interior de ambas as camadas de proteção 102 e 104, encontram-se de preferência as camadas de arte final 106 e 108, tipicamente feitas de PVC, cada qual, tipicamente, com uma espessura de 0,15 mm, que normalmente sustentam a arte final visível através das respectivas camadas de proteção 102 e 104. De maneira alternativa, as camadas de arte final 106 e 108 podem ser feitas de qualquer material adequado, como Teslin®, PET-G poli(tereftalato de etileno glicol), PET-F poli(tereftalato de etileno-filme), policarbonato ou ABS. De maneira alternativa, as camadas de arte final 106 e 108 podem ser obviadas.

No interior de ambas as camadas de arte final 106 e 108, é provido de preferência um marchete 110 incluindo uma antena de fio 112, de preferência com um diâmetro de fio de 0,1 mm, embutido em uma primeira camada de marchete 114, tipicamente feita de PVC, de preferência com uma espessura de 0,15 mm. O marchete 110 inclui ainda uma segunda e terceira camadas de marchete 116 e 118, feitas também de preferência de PVC, com respectivas espessuras de 0,1 mm e 0,15 mm, respectivamente. De maneira alternativa, a primeira, a segunda e terceira camadas de marchete 114, 116e 118 podem ser feitas de qualquer material adequado, como Teslin®, PET-G poli(tereftalato de etileno glicol), PET-F poli(tereftalato de etileno-filme), policarbonato ou ABS.

Um módulo de chip 120 é montado em um recesso 122 formado no cartão de interface eletrônico 110. O módulo de chip de preferência inclui um chip de cartão inteligente empacotado 124 tendo pontos 126 e um conjunto 128 de contatos, de preferência de uma espessura de 0,06 mm. De maneira alternativa, os contatos 128 podem ser obviados e o chip de cartão inteligente 124 poderá prover uma funcionalidade sem contato.

As conexões elétricas entre o módulo de chip 120 e a antena embutida 112 são providas por fios 130, de preferência de uma espessura de 0,1 mm, que são de preferência soldadas em suas primeiras extremidades aos pontos 126 e ligadas a laser em suas extremidades opostas aos elementos de metal 132 que são ligados às respectivas extremidades da antena de fio 112. Um aspecto particular da presente invenção é que o comprimento dos fios 130 entre os pontos 126 e os respectivos elementos de metal 132 é substancialmente maior que a distância entre os pontos 126 e os elementos de metal 132 no cartão montado. Este aspecto provê uma maior confiabilidade.

Uma camada 134 de adesivo fundido a quente, disposta na periferia do lado inferior do conjunto 128 de contatos, retém o módulo de chip 120 no recesso 122, mediante o encaixe de uma correspondente superfície periférica rebaixada 136.

Uma camada 134 de adesivo fundido a quente, disposta na periferia do lado inferior do conjunto 128 de contatos, retém o módulo de chip 120 no recesso 122, por meio do encaixe de uma correspondente superfície periférica rebaixada 136 da camada 106.

A seguir, com referência à figura 2, que vem a ser uma ilustração pictórica simplificada de uma etapa inicial na fabricação do cartão de interface eletrônico de acordo com a figura 1, na qual a camada 114 é puncionada de modo a definir um par de aberturas 150. Conforme observado nas figuras 3A e 3B, a antena 112 é associada à camada 114, por meio de técnicas de embutimento conhecidas, tipicamente empregando uma cabeça ultrassônica comercialmente disponível na PCK Technology, Inc., de Islip, New York, USA. As extremidades opostas 152 da antena 112 terminam nas aberturas 150, conforme se pode observar nas figuras 3A e 3B.

De maneira alternativa, a antena 112 pode ser uma antena impressa formada sobre o substrato 114 por meio de técnicas de impressão adequadas ou pode ser uma antena fixada ao substrato 114 por meio de qualquer método de fixação adequado.

A seguir, com referência às figuras 4A e 4B, é observado que pontos de adesivo 154 são montados sobre a camada 114 nas bordas correspondentes 156 das aberturas 150. Conforme observado nas figuras 5A e 5B, os elementos de metal 132 são colocados nas aberturas 150 e retidos em posição nas mesmas por meio dos pontos de adesivo 154. De preferência, as extremidades 152 da antena 112 são conectadas aos elementos de metal 132 por meio de uma ligação de compressão térmica ou qualquer outra técnica adequada. Após esta etapa de conexão, os pontos de adesivo 154 não mais serão necessários para reter os elementos de metal 132 no lugar e os pontos 154 são removidos. É apreciado que, de maneira alternativa, os pontos de adesivo 154 não precisam ser removidos.

Nesta etapa, conforme observado nas figuras 6A e 6B, as camadas 116 e 118 são providas sobre o lado inferior da camada 114 e as camadas 102, 104, 106 e 108 são laminadas entre si, com a estrutura laminada resultante aparecendo conforme mostrado nas figuras 7A e 7B.

Com referência às figuras 8A e 8B, observa-se que o recesso 122 é formado nas camadas 102, 106 e 114 e nos elementos de metal 132, e a superfície periférica rebaixada 136 da camada 106 fica exposta, de preferência por meio de fresagem. É apreciado que, de maneira alternativa, o recesso pode ser formado sobre a superfície oposta do cartão. Conforme observado nas figuras 9A e 9B, fios finos 130 são fixados, de preferência por meio de uma ligação a laser, aos elementos de metal 132. Os fios 130 são recortados e de preferência dispostos de modo a se estenderem de modo geral perpendicularmente à camada 102.

A seguir, com referência às figuras 10A e 10B, observa-se que a posterior fixação dos fios 130 aos correspondentes pontos 126 do módulo de chip 120, e a colocação do adesivo fundido a quente 134 sobre a periferia do lado inferior do conjunto 128, o módulo de chip 120 é inserido no recesso 122 de tal modo que a periferia do conjunto 128 se encaixe de maneira selada à superfície periférica rebaixada 136 da camada 106. O método de inserção é tal que os fios 130 sejam dobrados sob o módulo de chip 120, conforme observado na figura 1.

É apreciado que a metodologia descrita acima, com relação às figuras 1 a 10B, é de preferência altamente automatizada.

É apreciado que, embora a modalidade ilustrada descrita no presente documento inclua as camadas de substrato 102, 104, 106, 108, 114, 116 e 118, um substrato de múltiplas camadas do cartão de interface eletrônico 100 poderá incluir qualquer número adequado de camadas de qualquer espessura.

É ainda apreciado que qualquer ou todas as camadas do substrato de múltiplas camadas do cartão de interface eletrônico 100 podem ser feitas de qualquer material dentre os acima descritos, ou de qualquer outro material adequado, como, por exemplo, um material compósito. Adicionalmente, as camadas do substrato de múltiplas camadas do cartão de interface eletrônico 100 não precisam ser feitas do mesmo material, podendo, cada camada, ser feita de um material diferente ou de diferentes materiais.

Será apreciado pelas pessoas versadas na técnica que o âmbito de aplicação da presente invenção não se limita ao que se encontra particularmente mostrado e descrito acima. Neste sentido, a presente invenção inclui combinações ou subcombinações dos diversos aspectos acima apresentados, como também modificações e variações dos mesmos que poderão ocorrer às pessoas versadas na técnica após a leitura da descrição acima juntamente com os desenhos e que não se encontram na técnica anterior.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de fabricação de um cartão com chip compreendendo uma interface eletrônica, caracterizado por compreender as etapas de:

- definir um par de aberturas (150) em uma camada de substrato (114);

- associar uma antena (112) à dita camada de substrato (114) de tal modo que as extremidades opostas (152) da dita antena (112) terminem nas ditas aberturas (150);

- colocar um elemento de metal (132) em cada uma das ditas aberturas (150);

- conectar as ditas extremidades (152) da dita antena (112) aos ditos elementos de metal (132);

- laminar a dita camada de substrato (114) juntamente com uma camada de topo (106) e uma camada de fundo (116);

- formar um recesso (122) na dita camada de topo (106) e na dita camada de substrato (114) tal que os elementos de metal (132) são expostos no recesso formado;

- fixar as extremidades dos fios de conexão (130) aos ditos elementos de metal (132);

- fixar as extremidades opostas dos ditos fios de conexão (130) a um módulo de chip (120);

- inserir o módulo de chip (120) no dito recesso (122); e

- vedar o dito módulo de chip (120) no dito recesso (122).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ainda compreender a etapa de prover uma primeira camada de substrato adicional (118) e uma segunda camada de substrato adicional (108) sobre o lado inferior da dita camada de substrato (114) antes da dita etapa de laminar.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por a dita camada de topo compreender uma primeira camada de substrato de topo (106) e uma segunda camada de substrato de topo (102).
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por

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2 compreender ainda a etapa de expor uma superfície rebaixada (136) da dita segunda camada de topo (102) adjacente ao dito recesso (122), e em que a dita etapa de vedar compreende:

- colocar um adesivo sobre um lado inferior do dito módulo de chip (120); e

- inserir o dito módulo de chip (120) no dito recesso (122) de tal modo que o dito lado inferior se encaixa na dita superfície rebaixada (136).
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

4, caracterizado por compreender ainda a etapa de dobrar os ditos fios (130) por baixo do dito módulo de chip (120).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

5, caracterizado por ser automatizado.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

6, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de fixar as extremidades dos fios de conexão (130) aos ditos elementos de metal (132) compreende uma ligação a laser.
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

7, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de fixar as extremidades opostas dos ditos fios de conexão (130) a um módulo de chip (120) compreende uma soldagem.
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a

8, caracterizado pelo fato de que os ditos fios têm um comprimento substancialmente maior que a distância entre suas respectivas extremidades opostas no dito cartão de interface eletrônica.
10. Sistema para fabricação de um cartão com chip compreendendo uma interface eletrônica compreendendo um substrato tendo pelo menos uma camada (114), pelo menos dois elementos de metal (132) localizados na dita pelo menos uma camada (114) e uma antena de fio (112) associada com o dito substrato e tendo extremidades eletricamente acopladas aos ditos pelo menos dois elementos de metal (132), o sistema caracterizado por compreender:

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- um laminador operativo para laminar a dita camada de substrato (114) juntamente com uma camada de topo (106) e uma camada de fundo (116);

- um formador de recesso operativo para formar um recesso (122) na dita camada de topo (106) e na dita camada de substrato (114), de tal modo que os elementos de metal (132) são expostos no recesso formado;

- um primeiro fixador de fio operativo para unir as extremidades dos fios de conexão (130) aos ditos elementos de metal (132);;

- um segundo fixador de fio operativo para unir as extremidades opostas dos ditos fios de conexão (130) a um módulo de chip (120) antes que o módulo de chip (120) seja inserido no recesso (122); e

- um selador operativo para selar o dito módulo de chip (120) no dito recesso (122).
11. Sistema de fabricação de um cartão com chip, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que dito primeiro fixador de fio é um fixador de fio de ligação a laser.
12. Sistema de fabricação de um cartão com chip, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o dito segundo fixador de fio é um fixador de fio de solda.
13. Cartão com chip compreendendo uma interface eletrônica, caracterizado por compreender:

- um substrato tendo pelo menos uma camada (114);

- pelo menos dois terminais (132) localizados na dita pelo menos uma camada (114);

- uma antena de fio (112) associada ao dito substrato (114) e tendo extremidades eletricamente acopladas aos ditos pelo menos dois terminais (132);

- uma camada de topo (106) laminada com a camada de substrato (114);

- um módulo de chip (120) montado em um recesso (122) formado no dito substrato (114) e na dita camada de topo (106); e

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- fios (130) que provêm conexões elétricas entre o dito módulo de chip (120) e a dita antena de fio (112), os ditos fios (130) tendo um comprimento substancialmente maior que a distância entre suas respectivas extremidades opostas no dito conjunto de interface eletrônico.

5
14. Cartão com chip, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dito módulo de chip (120) compreende um chip de cartão inteligente empacotado.
15. Conjunto de interface eletrônica de cartão com chip, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que os ditos 10 fios (130) são dobrados por baixo do dito módulo de chip (120) no dito recesso (122).