CN103026372A - 多层柔性印刷电路和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性印刷电路，包括2个绝缘柔性层（21-23）和3个导电层（11-14），每个导电层包括电迹线，所述导电层和所述绝缘层以交替方式堆叠。3个导电层的电迹线穿过对应的绝缘基底层电连接到一起，以形成RFID天线（116）。

Description

多层柔性印刷电路和制造方法

技术领域

本发明涉及多层柔性印刷电路以及它们的制造方法。

背景技术

智能卡如今用于日常生活中。一些卡是双接口卡或纯非接触式卡，所述纯非接触式卡可在不接触的情况下通过读卡器读取。这种卡包括电连接到RFID天线的集成电路（IC）芯片。该天线用于在IC芯片和读卡器之间进行信息通信。

可通常以缠绕和固定在卡内部的电线的方式，或者通过在电绝缘柔性基底上建立一层金属的方式提供所述天线。所述层可通过诸如印刷的加法工艺、或者诸如金属箔的化学蚀刻的减法工艺或甚至它们的组合建立。

例如，人们努力增加天线长度，从而增大卡的传输范围。然而，为了成本考虑，整个产品的尺寸优选地应该不增大，并且应该保持不变，从而确保与国际化的读卡系统的其它组件的互操作性。此外，天线的图案必须小心设计，因为设计得不好的天线将受到和/或产生在其圈与圈之间的寄生电容和/或感应现象，这将极大地降低卡的性能（即使具有长度增加的天线也是如此）。

WO 2008/081,224已描述了一种柔性印刷电路，其具有包括设置在两个主面上的迹线的天线。虽然该装置的性能令人满意，但人们仍努力提高所述产品的性能。

发明内容

本发明提供了一种多层柔性印刷电路。所述柔性印刷电路包括至少2个电绝缘柔性基底层。所述柔性印刷电路还包括至少3个导电层，其中每个导电层具有包括电迹线（electrical track）的导电图案。

导电层和电绝缘柔性基底层被设置为以交替方式堆叠。

至少3个导电层的电迹线穿过对应的电绝缘柔性基底层电连接到一起，以形成RFID天线。所述天线具有两个端部，每个端部适于电连接到集成电路的对应触点。

意外的是，已经发现，利用额外的堆叠层增加天线的长度基本不会降低天线的电性能。

在一些实施例中，人们还可利用在权利要求书中限定的一个或多个特征。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从以下其四个实施例以及其附图的描述中变得清楚，其中，所述实施例作为非限制性实例被提供。

在附图中：

图1是根据第一实施例的智能卡的分解透视图；

图2是用于图1的实施例的柔性印刷电路的分解透视图；

图3a至图3d分别是用于第一实施例的第一、第二、第三和第四导电印刷层的平面图；

图4是根据第一实施例的包括图2的柔性电路的模块的沿着图2的线IV-IV剖开的剖视图；

图5是用于第二实施例的与图2相对应的示图；

图6是用于第三实施例的与图2相对应的示图；

图7a、图7b、图7c分别是用于第三实施例的第一、第二和第三导电层的平面图；以及

图8和图9是制造这些实施例的设备的示意图。

在不同的附图中，相同的参考标号指代相同或相似的元件。

具体实施方式

图1示意性地示出了智能卡1的实例。根据当前实例，卡1以具有ISO格式的ISO卡提供。然而，本发明也可应用于其它格式的卡，诸如SIM卡、诸如微SD卡的记忆卡或其它格式的卡。模块2被容纳于在卡体3中通过铣削工艺形成的腔中。

将以接触式卡为例进行更详细的描述，模块2包括能被读卡器访问的电触点6。将在稍后参照其它实施例看出的是，卡可不为接触式卡。因此，在其它实施例中，模块2可不包括触点6。

根据第一实施例，模块2由多层柔性印刷电路7（如可在根据第一实施例的图2中看出）和集成电路（IC）芯片8（在图2中不可见，见图4）的组件构成。然而，根据其它实施例，模块2可仅由柔性印刷电路7本身构成，而IC芯片8可不作为模块2的一部分而是设置在卡1中的其它位置，只要以合适的方式将其电连接到柔性印刷电路即可。

可在图2中看出，柔性印刷电路7作为多层电路被提供。电绝缘柔性基底层与导电印刷层以交替方式堆叠。

从顶部至底部，第一实施例包括第一导电层11、第一电绝缘柔性基底层21、第二导电层12、第二电绝缘柔性层22、第三导电层13、第三电绝缘柔性层23和第四导电层14。用于电绝缘柔性基底层的合适的材料包括环氧玻璃、PET、PVC、聚碳酸酯、聚酰亚胺、纸、合成纸等。电绝缘柔性基底层的尺寸为适于被容纳在卡的腔4中的长度1和宽度w，诸如例如，13mmx13mm。绝缘层的厚度t被设计为减少设置在其每个侧部上的两个导电层之间的电容效应。所述厚度可取决于构成材料。优选地，所述厚度为至少12μm，诸如例如以环氧玻璃为例，为75μm。绝缘基底层的最大厚度将被选择为使得模块2在装配之后可被容纳和牢固地保持在腔4中，而不突出到卡的外部，并且取决于总的层数，例如，针对厚度为800μm并且腔4的底部厚度为100μm的卡。为了能够进行包括重绕多层柔性印刷电路带的步骤的卷对卷对卷制造工艺，对于多层电路，多达250μm的总厚度是可行的。

每个导电层11-14以将在以下更详细描述的进行图案化的导电材料被提供。导电材料可例如为铜或铝或任何其它合适的材料。如果需要，可在底层的铜上设置其它导电材料，诸如镍、金、钯，以提供额外的功能，诸如到IC芯片的线连接的耐蚀性或粘合力。

根据图2所示的实例，设置顶部柔性印刷电路9，其包括具有顶部和底部主侧面的第一绝缘基底层21和设置在所述顶部主侧面上的第一导电层11。相似地，设置底部柔性印刷电路10，其包括具有顶部和底部主侧面的第三绝缘基底层23和设置在其底部主侧面上的第四导电层14。芯柔性印刷电路51被设置在顶部柔性印刷电路9和底部柔性印刷电路10之间。芯柔性印刷电路51包括具有顶部和底部主侧面的第二绝缘基底层22以及设置在这些主侧面的每个上的第二导电层12和第三导电层13。顶部柔性印刷电路9和底部柔性印刷电路10可通过分别形成第一绝缘基底层21和第三绝缘基底层23的电绝缘粘合剂材料（通常为胶或环氧玻璃预浸料）组装到芯电路51。

RFID天线116（具体地说，HF天线）设置在柔性印刷电路中。天线116分布在各个电性层11-14之中。天线116具有两个端部，它们电连接到IC芯片8的对应触点。天线包括设置在对应的导电层12-14上的电迹线32、33、34，以形成单个天线。因此，迹线32、33、34穿过介于中间的绝缘基底层电连接到彼此。介于中间的绝缘基底层用于在设置到相邻导电层上的电迹线之间提供电绝缘，并减少导电层之间的电容效应。

现在，针对第一实施例，分别参照图3a-3d描述导电层11-14的每个的图案。

转到图3d，第四导电层14包括八个电连接点15a-15h，所述八个电连接点15a-15h被设置和排列为例如通过金线键合或倒装键合连接到IC芯片的电连接区域（如图3d上的虚线所示）。

如可从图3d中看出的是，天线的两个端部连接到两个电连接点15b和15f。电连接点15b通过迹线34a连接到第一电连接区域17。

电连接点15f连接到迹线34，迹线34进行多圈环绕到达第二电连接区域18。此外，第四导电层14设有第三电连接区域19和第四电连接区域20，稍后将更详细地描述。

第三导电层13设有：第一电连接区域27，其重叠于第四层14的第一电连接区域17上面；第二电连接区域28，其与层14的第二电连接区域18重叠；第三电连接区域29，其与层14的第三电连接区域19重叠；以及第四电连接区域30，其与层14的第四电连接区域20重叠。此外，迹线33通过多个圈将第三电连接区域29和第四电连接区域30电连接到彼此。

如图3b中可看出的是，第二导电层12还包括第一电连接区域37、第二电连接区域38、第三电连接区域39和第四电连接区域40，它们分别与第四导电层和第三导电层的第一电连接区域17、27、第二电连接区域18、28、第三电连接区域19、29和第四电连接区域20、30重叠。此外，迹线32设置在第二电连接区域38和第三电连接区域39之间，并具有多个圈。

第一导电层11设有电触点6a-6j（诸如六触点ISO卡的触点6a-6f以及六个角触点6g-6j）。此外，提供第一电桥部分24a和第二电桥部分24b。电桥部分24b具有第一电连接区域47和第二电连接区域50，它们彼此电通信，并且分别与第四导电层14、第三导电层13、第二导电层12的第一电连接区域17、27、37以及这些层的第四电连接区域20、30、40重叠。另一电桥部分24a具有第一电连接区域58，其与第四导电层14、第三导电层13、第二导电层12的第二电连接区域18、28、38重叠。所述另一电桥部分24a具有第二电连接区域59，所述第二电连接区域59与第四导电层14、第三导电层13、第二导电层12的第三电连接区域19、29、39重叠。此外，第一连接区域58和第二连接区域59彼此电绝缘。触点6a-6j和电桥部分24a、24b全部彼此隔离。

第一导电层11的触点6a-6f的每个分别设置在第二导电层12、第三导电层13和第四导电层14各自的电连接区域36a-36f、26a-26f、16a-16f上面。在必要的情况下，电迹线（未用标号指代）用于将这些电连接区域16a-16f与对应的电连接点15a-15g连接，具体地说，与那些未连接到天线的电连接点连接。

因此，天线116是连接在连接区域15f和15b之间的连续电通路：所述电通路从第四层14的电连接点15f开始，并通向第二电连接区域18。这里，电连接部分被设置为穿过第三绝缘基底层，穿过第三导电层13（而不接触该层上的天线的迹线），穿过第二绝缘基底层22，到达第二导电层12的第二电连接区域38。在这里，电通路被设置为从第二电连接区域38通过设置在该层中的迹线32到达第三电连接区域39。第二导电层12的第三电连接区域39穿过第二绝缘基底层22与第三导电层13的第三电连接区域29电连接。设置在第三导电层23上的迹线33提供该层的从第三电连接区域29至第四电连接区域30的电通路。第四电连接区域30穿过第二绝缘基底层22、第二导电层12（而不接触该层上的天线的迹线）、第一绝缘基底层电接触到第一导电层11的第二电连接区域50。电通路从第一导电层11的第二电连接区域50至该层的第一导电区域47连续。第一导电区域47穿过整个柔性印刷电路电连接到第四导电层14的第一电连接区域17，而不接触它们之间的任何导电迹线。最后，通过在第一电连接区域17和该电气层中的电连接点15b之间延伸的迹线34a提供电通路。

电触点6a-6f还被设置为穿过整个柔性印刷电路与第四导电层14的对应的电连接区域16a-16f电通信，而不与设置在中间层中的天线的迹线电接触。

虽然第一电性层的电桥部分24b作为跨过天线的电桥被提供，但这不限于利用该层来提供这种电连接。作为替代，可通过任何其它合适的方式（诸如例如通过带片（strap））提供这种电连接。

从以上描述中可看出的是，在柔性印刷电路的表面上，天线的长度极大增加（所述柔性印刷电路的表面限于电触点的表面积），从而允许例如尽管面积减小但HF天线具有高电感值。

图4现在示出了柔性印刷电路7的横截面示图，其中芯片8固定到所述柔性印刷电路上。该示图是示意性的，并且应该理解，导电层11-14的每个实际上不是平面连续层（如图所示），但是根据每个层的图案，在横截面中具有多个间隔开的区域。芯片的两个电触点8a、8d被示出为电连接到层14（当然，层14的两个对应的连接区域彼此绝缘，如上所述）。

多个镀通孔25延伸穿过柔性电路7。这些镀通孔25的每个对应于第四导电层14的电连接区域17-20和16a-16f之一。它们被设置为从柔性印刷电路的底部面7b到达顶部面7a。例如，示出的孔25可对应于电连接区域16a-16f之一，并一直延伸至第一层11的对应电触点。对应于第一电连接区域17和第四电连接区域20的孔25将也根据该相同的深度延伸，以电连接到电桥24b。对应于区域18和19的孔延伸到电桥部分24a，但是由于区域58和59彼此绝缘而不短路。

作为另外一种选择，使用除镀通孔之外的其它电连接装置将通过至少一层绝缘材料使分离的两层或更多层电迹线电连接到一起。

参照图3a-3d描述的图案仅是示例性的。

图5现在示出了根据本发明的柔性印刷电路7的第二实施例。根据该实施例，与第一实施例相比，去除了芯柔性印刷电路51。该柔性印刷电路可被设置为顶部柔性印刷电路9和底部柔性印刷电路10的组件。顶部柔性印刷电路可例如包括在第二绝缘基底层21上的第一导电层11和第二导电层12的组件。底部印刷电路10可例如包括承载第三导电层13和第四导电层14的第三绝缘基底层23。这两个电路可通过任何合适的装置组装，诸如例如利用形成第二绝缘层22的电绝缘粘合剂材料（通常为胶或环氧玻璃预浸料）。

图6现在示出了根据本发明的柔性印刷电路7的第三实施例。根据该实施例，与第二实施例相比，去除了第一导电层11和第一绝缘基底层21。该柔性印刷电路可仍被设置为顶部柔性印刷电路9和底部柔性印刷电路10的组件。顶部柔性印刷电路可例如包括第二导电层12、第二绝缘基底层22和第三导电层13的组件。底部印刷电路10可例如包括第三绝缘基底层23和第四导电层14的组件。这两个电路可通过任何合适的装置组装，诸如例如利用未示出的电绝缘粘合剂材料（通常为胶或环氧玻璃预浸料）。

根据该第三实施例，柔性印刷电路7不设有任何触点。因此，其被设置为纯非接触式卡。如可从图7a-7c中看出，针对每层提供的电图案可与针对第一实施例的图案相同。主要的不同在于，到所述触点的电连接区域16a-16f被去除，以及用于将这些区域与芯片的对应的电连接点连接的电迹线。如上所述，电桥部分24b可被任何合适的装置替换，所述装置诸如具有被置于层12的迹线32上面的绝缘基底52承载的两个连接部分47、50的带片49b。相似的带片49a替换电桥部分24a，但是电区域58、59彼此绝缘。

根据又一实施例（未示出），如果必要，可添加第一绝缘基底层21以保护最顶部的导电层12。在这种情况下，例如，可如图5所示地提供顶部柔性印刷电路9和底部柔性印刷电路10，而不用第一导电层11。

任何上述实施例可利用连续卷对卷生产工艺制造。如图8中示意性示出的，可提供包括柔性材料45的解绕站44和冲绕站46的制造设备43，冲绕站46用于重新卷绕从解绕站44提供的通过处理单元48处理之后的柔性材料45。可提供多个具有不同处理单元48的这种设备，每个设备连续地执行所述工艺的不同步骤。例如，柔性基底45是电绝缘基底和位于其一个或每个主面上的一个金属箔的组件，所述柔性基底在处理单元48中经过曝光工艺，然后经过化学蚀刻工艺，从而提供合适的图案。例如，按照这种方式制造第一实施例的芯层51。

如图9所示，通过利用合适的绝缘粘合剂材料（通常为胶或环氧玻璃预浸料），提供芯电路51的带151可同时或按次序精确地组装到顶部带109和底部带110。顶部带和底部带形成为绝缘材料和未图案化的外部金属的组件。优选地利用约75μm或更小的精度（机器加工且横向）执行组装。

作为带109、151和110的组件形成的带152被重新卷绕。然后，在合适的位置形成镀通孔，从而将设置在所述层上的电迹线电连接到一起。该带152可随后按照相似的曝光工艺以及随后的化学蚀刻工艺处理，以在外部金属面上提供合适的图案。其它可能的处理单元包括电镀单元，从而例如将金沉积到触点上。

所述带可随后分离为单独的多层柔性印刷电路。

虽然上面的一些实施例关于双接口卡，即具有连接到同一芯片的触点和天线，但根据本发明还可提供混合卡，其中天线连接到一个芯片，并且触点连接到另一芯片。

Claims (16)

1.一种柔性印刷电路，其包括至少2个电绝缘柔性基底层（21-23）以及至少3个导电层（11-14），每个导电层具有包括电迹线（31-34）的导电图案，

其中，导电层和电绝缘柔性基底层被设置为以交替方式堆叠，

其中，至少3个导电层的电迹线穿过电绝缘柔性基底的对应的层而电连接到一起，以形成具有两个端部（15b、15f）的RFID天线（116），每个端部适于电连接到集成电路的对应的触点。

2.根据权利要求1所述的柔性印刷电路，其特征在于，

还包括堆叠在一个导电层（12）之上的第三电绝缘柔性基底层（21）。

3.根据权利要求2所述的柔性印刷电路，其特征在于，

还包括堆叠在所述第三电绝缘柔性基底层（21）之上的第四导电层（11）。

4.根据权利要求1至3的任一项所述的柔性印刷电路，其特征在于，

外部导电层包括适于与外部读卡器电接触的电触点（6a-6f），所述电触点的一些还适于电连接到集成电路的对应的触点。

5.根据权利要求4所述的柔性印刷电路，其特征在于，

所述电触点适于穿过电绝缘柔性基底层（21-23）的至少一个而电连接到集成电路的对应的触点。

6.根据权利要求1至5的任一项所述的柔性印刷电路，其特征在于，

至少一个所述电绝缘柔性基底层（21、23）是具有两个相对的主侧面的双面层，其中所述导电层中的2个（11、12；13、14）在所述主侧面的对应的一个上图案化，并且其中所述2个导电层之一的一个迹线通过设置在所述双面层中的金属化通孔（25）电连接到所述2个导电层的另一个的一个迹线。

7.根据权利要求1至6的任一项所述的柔性印刷电路，其特征在于，

至少一个中间的导电层（12、13）位于两个远离的导电层（11、14）之间，并且还包括电连接部件（25），所述电连接部件（25）适于穿过至少两个介于中间的电绝缘柔性基底层以及在不与所述中间的导电层的任何迹线电接触的情况下穿过所述中间的导电层，将所述两个远离的导电层的每个的一个迹线电连接到彼此。

8.根据权利要求1至7的任一项所述的柔性印刷电路，其特征在于，

至少一个所述电绝缘柔性基底层（21-24）由环氧玻璃、PET、PVC、聚碳酸酯、聚酰亚胺、纸或合成纸的至少一个制成。

9.根据权利要求1至8的任一项所述的柔性印刷电路，其特征在于，

电绝缘柔性基底层的至少一个，以及优选地全部都具有至少12微米（μm）的厚度和/或其中整个柔性印刷电路的厚度为至多250μm。

10.一种模块，其包括根据权利要求1至9的任一项所述的柔性印刷电路和具有至少两个触点的集成电路（8），每个触点连接到所述天线（116）的对应的端部（15b、15f）。

11.一种柔性卡（1），其包括根据权利要求10所述的模块。

12.一种制造多层柔性印刷电路的方法，包括：

a）提供至少2个电绝缘柔性基底层（21-23）以及至少3个导电层（11-13），每个导电层具有包括电迹线（31-34）的导电图案，

b）以交替方式堆叠所述导电层和所述电绝缘柔性基底层，

c）穿过对应的电绝缘柔性基底层将至少3个导电层的电迹线（31-34）电连接到一起，以形成具有两个端部的RFID天线（116），每个端部适于电连接到集成电路的对应的触点。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，

所述提供的步骤a）包括提供承载对应的导电层的电绝缘柔性基底层。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，

所述提供的步骤a）包括按照连续卷对卷生产工艺制造承载对应的导电层的电绝缘柔性基底层。

15.根据权利要求12至14的任一项所述的方法，其特征在于，

所述堆叠的步骤b）包括将柔性印刷电路（9、10）附接到彼此。

16.根据权利要求12至15的任一项所述的方法，其特征在于，

所述电连接的步骤c）包括通过金属化通孔（25）穿过所述电绝缘柔性基底层将在所述电绝缘柔性基底层的相对的主侧面上承载的2个导电层电连接。

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