CN102509149A - 一种新型双界面智能卡模块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型双界面智能卡模块，采用多个双界面智能卡小卡模块同时封装的工艺来实现高效的产品生产，包括芯片、芯片包封体和基板；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。本发明可以替代传统的小卡型双界面智能卡模块，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
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。安装好芯片的基板通过黏结剂和卡基可靠结合，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模块，包括芯片、芯片包封体和基板；
所述的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。
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。
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，所述的基板设置了9组相同的线路单元。
再进一步，所述的基板设置了15组相同的线路单元。
根据上述技术方案形成的双界面智能卡模块，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触点双界面智能卡模块9联触点面示意图。
图2为本发明6触点双界面智能卡模块9联触点面示意图。
图3为本发明6触点小型和微型复合双界面智能卡模块9联触点面示意图。
图4为本发明6触点微型双界面智能卡模块15联触点面示意图。
图5为本发明双界面智能卡模块9联芯片点胶封状示意图。
图6为本发明双界面智能卡模块9联芯片表面贴装示意图。
图7为本发明双界面智能卡模块15联芯片点胶封状示意图。
图8为本发明双界面智能卡模块15联芯片表面贴装示意图。
图9为本发明双界面智能卡模块芯片点胶封装联片剖面示意图。
图10为本发明双界面智能卡模块芯片表面贴装联片剖面示意图。
图11为本发明双界面智能卡模块芯片点胶封装单体剖面示意图。
图12为本发明双界面智能卡模块芯片表面贴装单体剖面示意图。
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。形成联片形式的智能卡模块。
如图6、图8、图10和图12所示的芯片表面贴装示意图，射频天线3设置在基板的零件面，首先在基板1的零件焊盘23表面通过表面贴装的丝印工艺将焊接剂29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24的焊盘对准基板的焊盘23进行安装，再将安装好芯片24的基板1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。在某些情况下，为了使射频天线的谐振频率符合13.56MHz，需要增加焊接匹配电容器4，匹配电容器的两个端口和射频天线的两个端口并联，同时和芯片的射频端口并联。
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5、图7、图9和图11所示的芯片点胶封状示意图，射频天线3设置在基板的零件面，首先在基板1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21贴装在相应的位置，再将安装好芯片21的基板1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23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23导通。为了有效保护芯片21和引线22，在芯片区域加上保护胶体24，使芯片21和引线22免受外力的损坏。在某些情况下，为了使射频天线的谐振频率符合13.56MHz，需要增加焊接匹配电容器4，匹配电容器的两个端口和射频天线的两个端口并联，同时和芯片的射频端口并联。
如图1、图2、图3和图4的模块正面示意图，触点11位置和尺寸符合ISO7816规范，有6触点和8触点两种形式，单个模块尺寸有小模块25X15mm和微型卡15X12mm。触点11位于卡体的正面。定位孔10设置在基板1的小模块外形线12之外的空闲区域，可作为制卡过程中的精确定位点。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模块，其特征在于，包括芯片、芯片包封体和基板；
所述的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。
2.根据权利要求1所述的一种新型双界面智能卡模块，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。
3.根据权利要求1所述的一种新型双界面智能卡模块，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模块，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模块，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模块，其特征在于，所述的基板设置了9组相同的线路单元。
7.根据权利要求1所述的一种新型双界面智能卡模块，其特征在于，所述的基板设置了15组相同的线路单元。
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|---|---|---|---|---|
| CN103258817A (zh) * | 2012-09-20 | 2013-08-21 | 日月光半导体制造股份有限公司 | 半导体封装结构及其制造方法 |
| CN103955738A (zh) * | 2014-05-08 | 2014-07-30 | 武汉天喻信息产业股份有限公司 | 双界面智能卡封装工艺及双界面智能卡 |
| CN104408513A (zh) * | 2014-08-27 | 2015-03-11 | 北京中电华大电子设计有限责任公司 | 一种带可扩展焊盘的智能卡载带 |
| CN105760926A (zh) * | 2016-02-01 | 2016-07-13 | 上海哲山电子科技有限公司 | 有源智能卡的制造方法及有源智能卡 |
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