CN102376012A - 一种新型双界面智能卡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型双界面智能卡，采用多个双界面智能卡小卡同时封装的工艺来实现高效的产品生产，包括双界面智能卡模块和具有模块安装槽孔的卡基；双界面智能卡模块由基板、芯片和封装体组成，芯片设置在基板的零件面，芯片包封体包围在芯片外侧，基板的非零件面设置了符合ISO7816标准的触点，触点的数量为6个或8个，基板的零件面设置了多圈绕线式射频天线和焊盘，安装有芯片和芯片包封体的双界面智能卡模块和卡基贴合，芯片包封体安装在卡基的槽孔内。本发明可以替代传统的双界面智能卡，既绿色环保，又提高生产效率，降低生产成本，提高产品可靠性。

Description

一种新型双界面智能卡
技术领域
本发明涉及智能卡领域，特别是双界面智能卡领域，具体涉及一种新型双界面智能卡。
背景技术
智能卡是21世纪发展最为迅速的智能电子产品，经过多领域的应用，已经融入社会的各个角落。如银行卡、门禁卡、公交卡和手机SIM卡等，我们的工作和生活已经依赖于智能卡的神奇功能。传统的智能卡是一张85X54mm的薄型卡片，其厚度为0.76mm，符合ISO7816的机械尺寸和电气特性的要求。其核心部分是嵌于卡体内的一个智能卡模块，由基板、芯片和一些辅助材料组成。
银行卡、门禁卡和公交卡等一般采用大卡的形式来使用，而手机的SIM卡却无一例外地采用小卡的方式使用，目前有25X15mm的小卡或者15X12mm的微型卡两种尺寸。在全球的智能卡产品中，手机SIM卡占据了超过80%的份额，每年的用量超过40亿张！近年来，非接触智能卡的大量应用，更方便了人们的生活，逐渐出现了集合接触式智能卡和非接触式智能卡的双界面智能卡产品。这种双界面智能卡被广泛用于银行的金融卡和手机支付卡上。对于手机小卡应用的双界面智能卡，工厂生产时由于设备的限制，一直按照大卡的工艺来生产，然后在大卡的相应位置冲切出小卡的外形，用户在购买了卡后，将小卡掰下，剩余的大卡卡基成了废料，被随意丢弃导致环境污染。
本发明为了解决小卡类双界面智能卡产品应用存在的问题点，从成本、可靠性、环保等角度考虑，都需要一种新的技术来突破。我们提出了全新的解决方案，使小型双界面智能卡的生产工艺简化、效率提高、可靠性更高、成本更低，并且做到绿色环保。
发明内容
本发明针对上述问题，在双界面智能卡的生产中提出了多张小卡同时制作的概念。这种新型的产品，通过将裸芯片直接安装到基板上，通过超声波焊接工艺将芯片的焊盘和基板的电路连接起来，再使用包封胶将芯片包封起来。另外一种途径是将裸芯片通过薄型封装工艺封装成薄型模块，然后通过普通表面贴装设备的贴装工艺，将模块的焊盘和基板的线路通过回流焊方式固化并可靠地连接起来。安装好芯片的双界面智能卡模块经贴附黏结剂并冲切成单个模块后和卡基可靠结合，最后再将多单元的大卡切割成需要的小卡尺寸，如25X15mm的小卡或者15X12mm的微型卡。本发明的新型双界面智能卡，简化了传统方式的生产流程，提高生产效率、增加产品可靠性、同时对于小卡应用的双界面智能卡避免多余的卡基浪费和造成环境的污染。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：
 一种新型双界面智能卡，包括双界面智能卡模块和具有模块安装槽孔的卡基；
   所述的双界面智能卡模块由基板、芯片和封装体组成，芯片设置在基板的零件面，芯片包封体包围在芯片外侧，基板的非零件面设置了符合ISO7816标准的触点，触点的数量为6个或8个，基板零件面设置了多圈绕线式射频天线和焊盘，安装有芯片和芯片包封体的双界面智能卡模块和卡基贴合，芯片包封体安装在卡基的槽孔内。
进一步的，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；所述的包封体为紫外线固化胶、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，所述的芯片和包封体通过预加工形成了薄型可通过表面贴装的模块，通过焊接剂和基板的线路相连接。
再进一步，所述的芯片安装到基板的零件面，通过超声波焊线工艺使芯片的焊盘和基板线路相连接，再通过包封体将芯片包围起来。
再进一步，所述的天线是多圈绕线式射频天线，天线设置在基板的零件面，天线的两个端口和芯片的射频信号端口相连接，必要时在天线的两个端口间并联一组匹配电容器，达到13.56MHz的谐振频点。
再进一步，所述的卡基设置了9组相同的结构单元，和基板贴合加工后切割成单元小卡，小卡的长宽尺寸为25X15mm。
再进一步，所述的卡基设置了15组相同的结构单元，和基板贴合加工后切割成单元微型卡，微型卡的长宽尺寸为15X12mm。
根据上述技术方案形成的双界面智能卡，简化了传统方式的生产流程，提高生产效率、增加产品可靠性、同时对于小卡应用的双界面智能卡避免多余的卡基浪费和造成环境的污染。本发明的对于双界面智能卡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8触点双界面智能卡9联卡示意图。
图2为本发明6触点双界面智能卡9联卡示意图。
图3为本发明6触点双界面智能卡15联卡示意图。
图4为本发明6触点组合式小卡和微型双界面智能卡15联卡示意图。
图5为本发明双界面智能卡9联卡卡基结构示意图。
图6为本发明双界面智能卡15联卡卡基结构示意图。
图7为本发明双界面智能卡9联卡卡基结构示意图。
图8为本发明双界面智能卡15联卡卡基结构示意图。
图9为本发明8触点双界面智能卡单卡示意图。
图10为本发明6触点双界面智能卡单卡示意图。
图11为本发明6触点组合式小型和微型双界面智能卡单卡示意图。
图12为本发明6触点微型双界面智能卡单卡示意图。
图13为本发明双界面智能卡模块采用表面贴装芯片的示意图。
图14为本发明双界面智能卡模块采用邦定芯片封装的示意图。
图15为本发明双界面智能卡单卡采用表面贴装芯片的剖面示意图。
图16为本发明双界面智能卡单卡采用表面贴装芯片的剖面放大示意图。
图17为本发明双界面智能卡模块采用邦定芯片封装的剖面示意图。
图18为本发明双界面智能卡模块采用表面贴装芯片的剖面示意图。
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。
本发明在双界面智能卡的生产中采用多张小卡同时制作的方式，通过将裸芯片直接安装到基板上，采用超声波焊接工艺将芯片的焊盘和基板的电路连接起来，再使用包封胶将芯片包封起来；也可以将裸芯片通过薄型封装工艺封装成薄型模块，然后通过普通表面贴装设备的贴装工艺，将模块的焊盘和基板的线路通过回流焊方式固化并可靠地连接起来。安装好芯片的双界面智能卡模块经贴附黏结剂并冲切成单个模块后和卡基可靠结合，最后再将多单元的大卡切割成需要的小卡尺寸，如25X15mm的小卡或者15X12mm的微型卡。这种方式简化了传统双界面智能卡的生产流程，提高生产效率、增加产品可靠性、同时对于小卡应用的双界面智能卡避免多余的卡基浪费和造成环境的污染。
如图13和图18所示的双界面智能卡模块芯片贴装示意图及剖面示意图，天线24设置在基板21的上表面，触点22设置在基板21的下表面。首先在基板21的零件焊盘5表面通过表面贴装的丝印工艺将焊接剂放置在需要焊接的区域，然后采用机械手将经过封装的芯片23的焊盘对准基板的焊盘5进行安装，再将安装好芯片23的基板21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，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14图17所示的芯片点胶封状示意图，天线24设置在基板21的上表面，触点22设置在基板21的下表面。首先在基板21的零件安装区表面通过芯片自动贴装工艺将黏结剂放置在需要焊接的区域，然后采用机械手将裸芯片27贴装在相应的位置，再将安装好芯片27的基板21通过加热将焊接剂固化，完成芯片安装的过程；芯片可以是倒封装方式，将芯片的焊盘和基板的焊盘直接导通，也可以采用正封装方式，最后采用引线焊接工艺将芯片的焊盘和基板的焊盘导通。为了有效保护芯片27和引线28，在芯片区域加上保护胶体23，使芯片27和引线28免受外力的损坏。
如图5和图6卡基结构示意图及，卡基设计成9联或15联的多个小卡拼卡结构，采用精密注塑成型或精密铣槽加工来实现。长宽尺寸根据模块的尺寸来确定。在另一面设计了小卡边缘识别槽10，在小卡冲切后进行外观偏位检查用。通过剖面A-A’的图7和图8的卡基剖面示意图所示，卡基1的厚度为0.7~0.8mm之间，模块安装区域为下沉式双台阶结构，第一台阶为12，深度为0.1-0.3mm之间；第二台阶为11，深度为0.3-0.5mm之间；模块边界槽10位于卡基的背面。
将安装好零件的基板零件面贴上黏结剂6，冲切成单个双界面智能卡模块后和卡基贴合。如图15的单卡结构剖面示意图和图16的局部放大剖面示意图所示，卡基1位于最底部，基板21的触点面向上，零件面向下，模块23和基板21间通过焊接剂5连接并固定，将模块23安装在卡基1的模块安装孔11中；基板和卡基间通过黏结剂6可靠贴合。完成后的产品如图1、图2、图3和图4所示，背面单元位置槽3可以为单个产品的外观偏位起到目检识别用；符合ISO7816接口规范的6触点22或8触点22位于卡体的正面；卡基1和13的小卡边缘3以外的部分1被冲切后集中废弃。
最后完成的小卡的尺寸可以是符合国际SIM卡标准的25.0X15.0mm，如图9和图10所示；也可以是在标准卡上冲切出微型卡4的兼容体，如图11所示；也可以是微型卡3结构，如图12所示。小卡或微型卡的触点22的尺寸和位置符合ISO7816的相关要求，触点的形状不局限于图示的方形，在应用过程中可以进行美化，只要符合ISO7816的要求即可。
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 (7)

1.一种新型双界面智能卡，其特征在于，包括双界面智能卡模块和具有模块安装槽孔的卡基；
   所述的双界面智能卡模块由基板、芯片和封装体组成，芯片设置在基板的零件面，芯片包封体包围在芯片外侧，基板的非零件面设置了符合ISO7816标准的触点，触点的数量为6个或8个，基板的零件面设置了多圈绕线式射频天线和焊盘，安装有芯片和芯片包封体的双界面智能卡模块和卡基贴合，芯片包封体安装在卡基的槽孔内。
2.根据权利要求1所述的一种新型双界面智能卡，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；所述的包封体为紫外线固化胶、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所述的一种新型双界面智能卡，其特征在于，所述的芯片和包封体通过预加工形成了薄型可通过表面贴装的模块，通过焊接剂和基板的线路相连接。
4.根据权利要求1所述的一种新型双界面智能卡，其特征在于，所述的芯片安装到基板的零件面，通过超声波焊线工艺使芯片的焊盘和基板线路相连接，再通过包封体将芯片包围起来。
5.根据权利要求1所述的一种新型双界面智能卡，其特征在于，所述的天线是多圈绕线式射频天线，天线设置在基板的零件面，天线的两个端口和芯片的射频信号端口相连接，必要时在天线的两个端口间并联一组匹配电容器，达到13.56MHz的谐振频点。
6.根据权利要求1所述的一种新型双界面智能卡，其特征在于，所述的卡基设置了9组相同的结构单元，和基板贴合加工后切割成单元小卡，小卡的长宽尺寸为25X15mm。
7.根据权利要求1所述的一种新型双界面智能卡，其特征在于，所述的卡基设置了15组相同的结构单元，和基板贴合加工后切割成单元微型卡，微型卡的长宽尺寸为15X12mm。
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