CN102279942A - 一种新型智能卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型智能卡，包括芯片、具有触点面和零件面双面线路层的基板、补强胶和具有模块安装槽孔的卡基；芯片设置在基板的零件面，补强胶设置在芯片和基板之间，设置有芯片和补强胶的基板按要求尺寸冲切后触点面向外安装在卡基的槽孔内。本发明可以替代传统的智能卡，提高生产效率，降低生产成本，提高产品可靠性。

Description

一种新型智能卡

技术领域

本发明涉及电子零件焊接领域，特别是智能卡芯片焊接领域，具体涉及一种以芯片直接和基板进行焊接形成的智能卡。

背景技术

传统的智能卡的核心模块有金线焊接及芯片倒封装工艺，前者是将裸芯片通过自动设备贴装到基板上，再通过金线焊接设备将芯片上的焊盘和基板上的焊盘连接导通，再通过封胶的方式将金线及芯片保护起来。后者是将特殊功能的黏结剂涂布于基板的焊盘上，再将裸芯片的焊盘面直接对应基板的焊盘，加热加压使黏结剂固化，使芯片焊盘和基板焊盘有效连接。以上模块通过冲切成要求尺寸后，再通过热溶胶贴附到卡基上形成智能卡。

采用金线焊接方式的产品，其基板的成本相对较高，而且金线焊接工艺效率较低，容易出现断线，错线等不良，因此生产成本较高。

采用倒封装工艺的原材料单向异性导电胶的价格昂贵，且产品的性能受外界因数影响较大，如环境温度、空气灰尘、压力等条件差异会造成焊接效果的变化，具有明显潜在的焊接失效风险。虽然倒封装技术可以实现超薄的工艺要求，但是其生产设备属于专用设备，价格昂贵，且生产效率较低，是传统表面贴装设备的1/3~1/5，因此要实现大批量的生产，就需要进行大量的设备投资才能实现

表面贴装技术的应用在当今的电子产品组装业已经普遍使用，是一种生产高效、设备通用、自动化程度高的生产技术。但是，被贴装的器件都是经过二次封装好的元器件，元器件封装成本高，产品体积大，特别在某些如智能卡类产品的应用中需要小型超薄的要求，就无法实现了。

本发明为了解决芯片焊接生产中相关的问题点，从成本角度考虑，单向异性导电胶的成本高昂，传统焊接剂（如锡膏）是单向异性导电胶的1/10价格，具有压倒性的成本优势；从生产设备来讲，传统表面贴装设备属于行业通用，设备和设备的维护成本比较低；从焊接的可靠性来讲，传统焊接剂的生产条件和焊接效果稳定可靠，符合大批量生产的需求。根据以上的分析，我们提出了全新的解决方案，使超薄型芯片的生产工艺简化、效率提高、可靠性更高、成本更低。

发明内容

本发明针对上述问题，在芯片的焊接生产中提出了裸芯片直接锡焊的概念。这种新型的生产方法，通过将裸芯片的焊盘做非铝化处理，然后通过普通表面贴装设备的贴装工艺，使焊接剂将芯片焊盘和基板的焊盘通过回流焊方式固化并可靠地连接起来。这种方法是将传统的表面贴装工艺延伸并应用到裸芯片的焊接过程中，有效降低生产成本、减小产品体积和厚度，提高生产效率。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种新型智能卡，其特征在于，包括芯片、具有触点面和零件面双面线路层的基板、补强胶和具有模块安装槽孔的卡基；

所述的芯片设置在基板的零件面，补强胶设置在芯片和基板之间，设置有芯片和补强胶的基板按要求尺寸冲切后触点面向外安装在卡基的槽孔内。

进一步的，所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述的芯片为晶圆经过减薄切割后没有进行封装的单颗裸芯片；所述的基板为环氧树脂敷铜电路板（PCB）、聚酰亚胺（PI）敷铜电路板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)电路板；所述的补强胶为紫外线固化胶、硅胶或环氧树脂胶；所述的卡基为聚氯乙烯（PVC）或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）。

再进一步，所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述的焊接剂设置在基板的零件面的焊盘表面，是通过钢网印刷工艺将胶状的焊接剂在基板焊盘表面形成具有一定厚度的图形，其厚度在25um-200um之间。

再进一步，所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述的芯片包装为圆片型包装、小盒包装或编带包装。

再进一步，所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述的芯片的焊盘经过非铝化表工艺处理，使芯片焊盘和焊接剂可以有效浸润。

再进一步，所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述回流焊炉加热将焊接剂固化的过程是第一阶段预热段：温度先从室温上升至T1；第二阶段保温段：温度在T2之间保持；第三阶段回流段：温度从T3-T4-T3期间为回流温度，第四阶段冷却段：温度从T3下降至室温；

T1为100-120℃、150-170℃或180℃-200℃；

T2为100-150℃、150-200℃或180℃-230℃；

T3为140-160℃、190-210℃或220℃-240℃；

T4为160-180℃、210-250℃或240℃-280℃；

针对不同的材质、焊接剂选择对应的温度范围。

再进一步，所述的一种新型智能卡，其特征在于，在芯片的周围设置补强胶，使焊接可靠，补强胶的位置设置在芯片的4个角上、芯片的2个对边、4周或把芯片全部包封起来。

再进一步，所述的一种新型智能卡，其特征在于，设置有芯片和补强胶的基板按要求尺寸冲切后，除芯片以外的零件面设置黏结剂，触点面向外安装在卡基的槽孔内，经加热、加压后固定在槽孔内。

根据上述技术方案形成的智能卡，简化了传统方式的生产流程，也可以弥补倒封装工艺的设备昂贵、生产效率低下、产品可靠性低的缺点。本发明的方法对于电子产业的进步起到推动的作用。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明智能卡模块剖面结构示意图。

图2为本发明芯片焊接的三维示意图。

图3为本发明四角补强胶位置示意图。

图4为本发明圆形周边填充补强示意图。

图5为本发明圆形整体填充补强示意图。

图6为本发明两边填充补强示意图。

图7为本发明四边填充补强示意图。

图8为本发明边缘填充补强剖面示意图。

图9为本发明整体填充补强剖面示意图。

图10为本发明智能卡结构三维示意图。

图11为本发明智能卡模块触点面三维示意图。

具体实施方式

为了使本发明的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明的具体内容。

本发明的目的是通过传统的表面贴装工艺对裸芯片的焊盘和基板的焊盘进行物理连接，简化了芯片焊接的生产工艺，增加产品可靠性，并有效降低成本，提高生产效率的目的。

如图1和图2所示的芯片焊接结构图，首先将焊接剂32设置在基板1的焊盘33表面，然后采用机械手将芯片1的焊盘31对准基板1的焊盘33安装，按箭头4的方向贴合，再将安装好芯片1的基板通过回流焊炉加热将焊接剂固化，完成芯片焊接的过程；在这个过程中，焊接剂的量根据焊盘的尺寸选定，以可以充分连接为准。实际操作中可以通过选择钢网的厚度以及印刷开窗的尺寸来调整。钢网的厚度从25um到200um之间可以选择。

在回流焊炉加热将焊接剂固化的过程中，根据基板的材质来选用不同的焊接剂并配合相应的加热温度来实现。如环氧树脂敷铜电路板（PCB）和聚酰亚胺（PI）敷铜电路板采用以下温度：

第一阶段预热段：温度先从室温上升至T1；第二阶段保温段：温度在T2之间保持；第三阶段回流段：温度从T3-T4-T3期间为回流温度，第四阶段冷却段：温度从T3下降至室温；

T1为180℃-200℃；

T2为180℃-230℃；

T3为220℃-240℃；

T4为240℃-280℃；

如材料是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)电路板采用以下温度：

T1为100-120℃；

T2为100-150℃；

T3为140-160℃；

T4为160-180℃。

对于尺寸较大尺寸的芯片焊接的时候，可以选择对芯片的四个角进行补强固定。如图3所示，在芯片1的4个角上，将补强胶51、52、53、54分别点在基板上，让其自由扩散，并通过固化工序将补强胶固化，起到保护芯片和焊接点的目的。如图4，图6，图7所示，补强胶5或51的形状可以是圆形的，也可以是双边长条形的，或者是四边方形的，均能有效保护芯片和焊接点。

对于较小尺寸的芯片焊接的时候，可以选择对芯片进行完整包封补强。如图5和图9所示，芯片和焊点完全被补强胶所包围，经过固化后可以获得更加可靠的产品。

如图8和图9的剖面图所示，在补强胶施胶过程中，由于胶体5是半液态流动的物体，胶可渗透到芯片1和基板2的缝隙中，使胶体5和芯片1、基板2融为一体，有效保护芯片和焊接点。

将图11所示的智能卡模块的触点面34向外，贴附到图10的卡基6的槽孔61处，采用黏结剂，并加热加压使模块20和卡基6有效结合，形成一种新型的智能卡。

上述一种新型智能卡可采用环氧树脂为介质的硬性敷铜基板（PCB）经过芯片焊接后实现。

上述一种新型智能卡可采用聚酰亚胺（PI）为介质的柔性敷铜电路板经过芯片焊接后实现。

上述一种新型智能卡可采用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为介质的柔性敷铜电路板经过芯片焊接后实现。

综上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种新型智能卡，其特征在于，包括芯片、具有触点面和零件面双面线路层的基板、补强胶和具有模块安装槽孔的卡基；

   所述的芯片设置在基板的零件面，补强胶设置在芯片和基板之间，设置有芯片和补强胶的基板按要求尺寸冲切后触点面向外安装在卡基的槽孔内。

2.根据权利要求1所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述的芯片为晶圆经过减薄切割后没有进行封装的单颗裸芯片；所述的基板为环氧树脂敷铜电路板（PCB）、聚酰亚胺（PI）敷铜电路板或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)电路板；所述的补强胶为紫外线固化胶、硅胶或环氧树脂胶；所述的卡基为聚氯乙烯（PVC）或丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物（ABS）。

3.根据权利要求1所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述的焊接剂设置在基板的零件面的焊盘表面，是通过钢网印刷工艺将胶状的焊接剂在基板焊盘表面形成具有一定厚度的图形，其厚度在25um-200um之间。

4.根据权利要求1所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述的芯片包装为圆片型包装、小盒包装或编带包装。

5.根据权利要求1所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述的芯片的焊盘经过非铝化表工艺处理，使芯片焊盘和焊接剂可以有效浸润。

6.根据权利要求1所述的一种新型智能卡，其特征在于，所述回流焊炉加热将焊接剂固化的过程是第一阶段预热段：温度先从室温上升至T1；第二阶段保温段：温度在T2之间保持；第三阶段回流段：温度从T3-T4-T3期间为回流温度，第四阶段冷却段：温度从T3下降至室温；

T1为100-120℃、150-170℃或180℃-200℃；

T2为100-150℃、150-200℃或180℃-230℃；

T3为140-160℃、190-210℃或220℃-240℃；

T4为160-180℃、210-250℃或240℃-280℃；

针对不同的材质、焊接剂选择对应的温度范围。

7.根据权利要求1所述的一种新型智能卡，其特征在于，在芯片的周围设置补强胶，使焊接可靠，补强胶的位置设置在芯片的4个角上、芯片的2个对边、4周或把芯片全部包封起来。

8.根据权利要求1所述的一种新型智能卡，其特征在于，设置有芯片和补强胶的基板按要求尺寸冲切后，除芯片以外的零件面设置黏结剂，触点面向外安装在卡基的槽孔内，经加热、加压后固定在槽孔内。

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