CN107077634B - 电子证件、天线支撑件以及用于制造该电子证件的方法 - Google Patents
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Abstract
电子证件、天线支撑件以及用于制造该电子证件的方法。本发明涉及一种电子证件，该电子证件包括：主体(12)，该主体(12)包括在主体(12)的一个表面上开口并由壁限定的腔(24)，主体(12)还包括天线(36)，该天线(36)包括在引导到腔(24)的壁的两个端部(36a、36b)之间延伸的至少一个匝(36c)；模块(14)，该模块(14)包括微处理器(16)以及至少两个连接端子(20a、20b)，所述至少两个连接端子(20a、20b)用于天线(36)并且经由电连接装置电连接到微处理器(16)并且电连接到天线(36)的端部(36a、36b)。天线的端部(36a、36b)被布置成曲折图案，并且由通过弯曲部(44)彼此连接的至少两个直线部分(42)构成，引导到腔的直线部分(42)相对于其终止的壁成角度。
Description
技术领域
本发明涉及诸如集成电路(IC)卡或身份证件的电子证件(documents électroniques)。
更具体地，本发明涉及一种电子证件，该电子证件包括：主体，该主体具有开口到主体的表面中的一个中并由壁限定的腔，该主体还包括天线，该天线具有在终止于所述腔中的两个端部之间延伸的至少一个匝；模块，所述模块包括微处理器以及至少两个连接端子，所述至少两个连接端子专用于所述天线并且通过电连接装置首先电连接到所述微处理器并且其次电连接到所述天线的端部。
背景技术
在现有技术中已知电子证件(诸如，包括用于与终端进行远程通信的天线的微电路卡)。这种电子证件包括通常被称为“嵌体”并且传统上使用如文献US 6 233 818和EP 0880 754中所描述的超声波方法制造的天线支撑件。该方法在于借助于诸如超声波发生器(sonotrode)的工具在基板上延伸导电金属线，该工具在基板上移动并分配导线。借助于从工具传送到导线的超声波振动将导线嵌入基板中。所述振动垂直于基板被传送，以便将导线嵌入基板的厚度中。所述导线优选地被绝缘护套包围，所述绝缘护套在非常短的时间间隔期间被加热，从而改善包围所述导线的护套与基板之间的粘附性。
所述工具由用于限定导线的铺设路径的控制装置来控制。因此，可以使导线的端部弯曲以便形成多个匝和/或以便将导线铺设成各种形状(诸如，曲折形状或鞋带形状)。术语曲折形状或鞋带形状用于表示呈现沿相反方向交替定向的曲线的蜿蜒的线。更具体地，曲折形状包括交替的直线部分和弯曲部。
这些端部用于电连接到安装在卡中的微电路，以使得所述卡能够与远程读取器无接触地操作。为此，嵌体被夹在几层塑料材料之间，并通过层压方法组装到那些层。此后，对腔进行加工以便暴露将要电连接到微电路的天线的端部。
所述腔适于接纳承载微处理器的模块，所述微处理器包含关于卡的持卡人的信息并且可能能够处理其它信息。所述腔呈现所述模块抵靠的顶孔口面以及用于接纳封装在树脂中的微电路的底孔口面。天线的端部暴露在所述顶孔口面中。为了获得最大可能的连接区域，将天线的端部铺设在基板上，使得在加工之后，天线导线的每个端部延伸直到底孔口面的上边缘。
然而，已经发现，当形成天线的端部的导线的位置与底孔口面的上边缘重合时，最初嵌入卡的主体中的导线在加工之后不再被正确地保持。具体地说，最初在切割器正制作底孔口面的同时在垂直平面中对导线进行加工，并且然后在切割器正制作顶孔口面的同时在水平面中对导线进行加工。在加工步骤之后，然后与底孔口面的上边缘相切地布置距离天线的匝最远的导线的部分。
结果，导线的已经沿着两个方向加工的部分呈现与其最初嵌入的基板分离的重大风险。当导线的该部分移出位置时，它会占据腔中或实际上用于将模块连接到天线的区域中的随机位置。这两种情况导致电子证件故障的风险。具体地说，当导线的分离部分位于腔中时，它可以与位于模块内表面上的导电部分接触(诸如，电流馈电)，从而导致不可忽视的短路风险。同样地，当导线的错放部分位于天线的端部与连接到微处理器的连接端子之间的接触区域上时，这导致额外的厚度和减小的接触区域。
因此，寻求解决方案以避免上述缺陷。尤其是，已经寻求一种解决方案，使得可以在保证所有的直线部分被适当地保持的同时保证天线的端部与模块之间尽可能最大的连接区域。
发明内容
为此，本发明提出了一种上述类型的电子证件，其中，天线的端部基本上在台阶的平面中延伸，并且其中，天线的端部被布置成曲折形状，并且其中，所述天线的端部中的每个由通过弯曲部连接在一起的至少两个直线部分构成，并且其中，终止于底孔口面的直线部分相对于底孔口面的上边缘倾斜。
借助于这些规定，天线的端部在顶孔口面中延伸直到底孔口面的边缘。引导到腔中的直线部分相对于其终止的壁倾斜，并且因此不会在其整个长度上被切除。结果，导线的直线部分相对于腔的切割平面成一定倾斜角度，并且这使得能够确保导线被偏斜地切割，以防止导线被平行于其长度切割。偏斜布置的导线的切割部的尺寸小于平行铺设的导线的尺寸。这些规定确保终止于腔中的直线部分的主要部分保持设置在卡的主体中。结果，具有引导到腔中并且与距离天线匝最远的部分对应的直线部分的导线被保持得更好。
根据其它特征：
·端部的直线部分在相对于壁倾斜的同一平面中被基本上彼此平行地布置；
·模块包括印刷电路板，所述印刷电路板呈现在上面安装有微处理器的内表面以及包括电连接到微电路并且用于与外部读取器的引脚接触的镀有金属的接触区域的外表面；
·弯曲部比直线部分更深地嵌入到主体的厚度中；
·天线的端部在不小于顶孔口面的宽度的宽度上延伸；
·天线的端部在底孔口面的相对侧上被彼此相对地布置；
·所述至少一个直线部分相对于台阶的平面中的上边缘的倾斜角度位于1°至10°的范围内，并且优选为6°；
·电连接装置由至少沉积在天线的端部中的每个端部上的导电粘合剂的条带形成；以及
·所述粘合剂是导电各向异性粘合剂，其被沉积在与底孔口面毗邻的台阶上。
附图说明
通过阅读参照附图进行的以下描述，可以更好地理解本发明，在附图中：
·图1是本发明的卡的分解立体图；
·图2是支撑天线并且用于合并本发明的IC卡的基板的视图；
·图3是天线的端部引导进入的腔的细节视图；以及
·图4是图3的细节视图。
具体实施方式
图1所示的微电路卡10包括限定在前表面12a与后表面12b之间、基本上在水平面中延伸的塑料材料的主体12。该主体12是塑料材料的薄板。在ISO 7810和ISO7816标准中规定了卡的尺寸，并且它们具有以下值：85毫米(mm)×54mm×0.76mm。与所述卡的宽度和长度尺寸相比，其在垂直方向上的厚度是可忽略的。
这样的主体12由任何方法制成。常规方法是通过热轧层压塑料材料层。所述层具有各种功能。因此，中心内层或基板可以是赋予卡10的主体12其刚度或用作电子组件的支撑件的结构层。基板任一侧上的中间层可以包括具有信息性或装饰性功能的铭刻或装饰。外层(有利地，透明层)通常终止堆叠并为内层提供表面保护。
卡10还具有由小厚度的印刷电路板形成的微电路模块14。印刷电路板呈现在上面安装有芯片16或微处理器的内表面14a。印刷电路板的外表面14b具有镀有金属的接触区域18，所述接触区域18首先连接到微电路并且其次旨在与外部读取器的引脚接触。因此，镀有金属的接触区域18使得卡10能够通过物理接触与外部终端进行通信。
在卡10的主体12中，设置有在卡10的前表面12a中开口的开口腔24。卡10接纳微电路模块14。该腔由与卡主体的表面12a和12b垂直地延伸或以相对于卡主体的表面12a和12b很大的角度倾斜地延伸的壁来限定。在附图中所示的优选实施方式中，腔24包括底孔口面26和顶孔口面28，并为微电路留出空间。底孔口面26比顶孔口面更深。顶孔口面形成围绕底孔口面26的台阶30。如图1所示，底孔口面26和顶孔口面28中的每个由相应的矩形上边缘32、34周向地限定。底孔口面的上边缘与顶孔口面的切割平面和底孔口面的切割平面之间的交叉部对应。
所谓的“双”卡也已知适于或者通过如上所述与引脚进行物理接触或者借助于天线36远程地(不进行物理接触)与外部读取器进行通信。这样的卡将天线36并入主体12中。在这种情况下，模块14的内表面14a包括连接到微电路并且用于与布置在卡10的主体12中的天线36电连接的连接端子20a、20b。
为此，图3中所示的天线支撑件38形成卡10的内层，并且在层压操作之前被插入在其它层之间。天线支撑件38被形成在由塑料材料(诸如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)或聚碳酸酯)制成的基板40上。形成天线36的导线在天线支撑件38上被退绕并嵌入，在此之后，该支撑件被其它层覆盖，并然后与那些层层压在一起。
天线36由线圈组成。所述天线36包括至少一个匝36c以及两个端部36a和36b，所述匝36c在所述两个端部之间延伸。如在图3中可以看出，天线36的端部36a和36b中的每个呈现由至少两个直线部分42和两个弯曲部44构成的曲折形状，这在图3中可以更详细地看到。天线端部36a和36b延伸直到底孔口面26。天线端部36a和36b优选地在至少顶孔口面28的宽度上延伸。
至少引导到顶孔口面的直线部分(换句话说，距离所述匝36c最远的部分)相对于其终止的壁倾斜。
天线导线36以直线部分42基本上在同一平面上延伸这样的方式从第一面嵌入到第一基板40的厚度中。直线部分42优选地在对台阶30进行加工的平面中延伸。这些规定确保了直线部分42以恒定的深度被定位，以保证尽可能大的加工窗口。然后，选择形成台阶30的顶孔口面的深度，使得天线的端部36a和36b在基本上与第一基板40的平面平行的平面中被刷洗和加工，以便形成在台阶30上可到达的直线部分42的至少一个加工部。有利地，所述加工部被制成为厚度在形成天线36的导线的直径的10％至40％的范围内。
因此，天线36的端部36a和36b被布置成面向与它们进行电接触的连接端子20a和20b。在图1所示的变型中，天线36的端部36a和36b在底孔口面26的任一侧上彼此相对地布置。
一旦天线36的端部36a和36b被加工，它们就将经由导电连接元件与两个专用连接端子20a和20b接触。因此，端部36a和36b被布置成面向与它们进行电接触的连接端子20a和20b。为此，在台阶30上沉积导电膜46。该膜46优选为具有可以在外部压力作用下改变的导电性能的各向异性粘合剂。该各向异性导电粘合剂提供天线36的端部36a和36b与连接端子20a和20b之间的粘附性，并且还产生可靠并稳定的电互连。该粘合剂通过热压缩在短时间的粘结后呈现上述性能。
根据本发明，天线36的两个端部36a和36b中的每个被布置为曲折形状或鞋带形状(即，布置为连续交替的直线部分42和形成弯曲部44的弯曲部分)。如上所述，天线的端部36a和36b被嵌入到卡主体10的厚度中达与形成顶孔口面的底部的水平切割平面(即，台阶30)对应的深度。此外，端部36a和36b以直线部分42被加工切割器刮到这样的方式被定位在卡10的厚度中，使得在加工掉导线的绝缘护套之后将导线的金属露出，从而提供要与模块14的内表面上的端子接触的电接触区域。
在本发明中，对于天线的每个端部，至少距离匝36c最远的直线部分42被布置成相对于其终止的底孔口面26的上边缘32倾斜。如在图4中可以看出，导线的倾斜角被写为α，在其护套中覆盖的导线的直径被写为以及切割部的长度被写为x。台阶30的平面中的切割部的长度x符合以下关系：
因此，这些规定使得能够在与最初导线的直径成比例的长度上切割导线。
优选地，端部的所有直线部分42彼此平行并且它们都以角度α倾斜。直线部分42可以以相对于上边缘32顺时针或逆时针测量的角度倾斜。
由于导线的直径
恒定，所以结果导线相对于上边缘32的倾斜的角度越大，切割的长度越短。因此，这些规定限制了导线从其被嵌入的塑料基板上移出的任何风险。倾斜的角度在1°至10°的范围内，并且优选为6°。
然而，有利的是将倾斜的角度限制在最大10°，以避免切割靠近天线36的匝36c的直线部分42和/或弯曲部44。倾斜的角度的增加将导致切割最靠近天线36的匝36c的弯曲部44和/或直线部分42的风险增加，从而阻止随后的直线部分42被电连接。然后，与模块14的连接端子的连接区域将大大减小。
直线部分42被嵌入在基板40中，以便基本上彼此平行地对齐并且它们间隔开某一最小间距。该间距根据导线的直径来选择。此外，直线部分42基本上嵌入在同一嵌入平面中，该嵌入平面本身平行于基板40的外表面12a。
此外，倾斜的最小角度被计算为两个直线部分42之间所需的最小间距48的函数，该间距48随着导线的直径而变化。举例来说，具有112微米(μm)的直径的导线在各个直线部分42之间呈现至少300μm的间距，并且具有130μm的直径的导线在各个直线部分42之间呈现400μm的最小间距。对于具有等于±5mm的长度的直线部分42，通过执行以下计算获得最小角度：
ArcTan(间距/长度)
对于112μm的直径，倾斜的最小角度为1.71°，并且对于130μm的直径，最小角度为4.57°。
天线支撑件38使用现有技术中已知的并且在本说明书的介绍中简要描述的方法制成。该方法由具有用于分配天线导线36并用于将其嵌入形成天线支撑件38的基板40中的装置的工具来执行。所述工具包括分配器装置，诸如适于将导线逐渐释放(déverser)到基板40上的喷嘴。所述工具还具有用于操纵喷嘴并控制其速度的控制装置。所述控制装置可以被设置成控制倾斜的角度、铺设速度以及导线被推入的深度。最后，所述工具可以包括加热器装置，以便执行导致塑料材料和/或导线的护套的少量熔化的局部加热。天线支撑件38具有沿纵向和横向延伸并且包括具有至少一个匝36c的天线36的基板40，天线36呈现布置为曲折形状的端部36a和36b，每个端部由通过弯曲部44连接在一起的至少两个直线部分42构成，并且其中，至少距离所述匝36c最远的直线部分42相对于横向倾斜。
本发明还提供了一种制造电子证件(诸如，银行卡规格(format)的卡10或具有如ISO 7816标准中规定的尺寸的身份证)的方法。该制造方法包括形成具有端部36a和36b的天线支撑件38，所述端部36a和36b呈现布置成相对于上边缘32倾斜的直线部分42。该方法包括在第一基板40上铺设导线以便形成至少一个天线匝36c和布置成曲折形状的两个端部36a和36b的步骤，在端部36a和36b的每一个处，每个端部由至少两个直线部分42构成，所述两个直线部分42通过弯曲部连接在一起，其中，至少一个直线部分42要终止于底孔口面并且被铺设成相对于上边缘32倾斜。此后，该方法在于将上述天线支撑件38并入卡10的主体12中。该方法包括组装步骤，在所述组装步骤中，至少第二基板与第一基板40组装在一起。为此，天线支撑件38通过利用能够使各层粘结在一起的热轧方法层压而与其它塑料材料层(诸如，PET或PVC层或聚碳酸酯层)组装在一起。然后，对所获得的卡10的主体12进行加工以形成开口到卡10的主体12的前表面12a中的腔24。加工的深度根据天线36的端部36a和36b在卡10的主体12的厚度中的位置来确定。更具体地，腔24的深度被确定为使得天线的端部36a和36b的直线部分42被部分地加工。然后，直线部分42的加工部31是可到达的并且用于电连接到模块14的接触端子。此后，该方法包括沉积电连接装置的步骤和将微电路模块14在腔24中放置到位的步骤、以及在模块14与天线的端部36a和36b之间建立电连接的步骤。
Claims (12)
1.一种电子证件，所述电子证件包括：
·主体(12)，所述主体(12)具有开口到所述主体(12)的多个面中的一个面中并且由壁限定的腔(24)；
·所述主体(12)还包括天线(36)，所述天线(36)具有至少一个匝(36c)，所述至少一个匝(36c)在两个端部(36a、36b)之间延伸，所述两个端部(36a、36b)终止于所述腔(24)的壁；
·模块(14)，所述模块(14)包括微处理器(16)以及至少两个连接端子(20a，20b)，所述至少两个连接端子(20a，20b)专用于所述天线(36)并且通过电连接装置首先电连接到所述微处理器(16)并且其次电连接到所述天线(36)的所述端部(36a、36b)；以及
·所述腔(24)，所述腔(24)呈现由上边缘(32)限定的底孔口面(26)和形成围绕所述底孔口面(26)的台阶(30)的顶孔口面(28)；
所述电子证件的特征在于：
·所述天线的所述端部(36a、36b)基本上在所述台阶的平面中延伸；以及
·所述天线的所述端部(36a、36b)被布置成曲折形状，并且所述端部(36a、36b)中的每个由通过弯曲部(44)连接在一起的至少两个直线部分(42)构成，并且其中，终止于所述底孔口面的所述直线部分(42)相对于所述底孔口面(26)的所述上边缘(32)倾斜。
2.根据权利要求1所述的电子证件，其中，端部的所述直线部分(42)在相对于所述壁倾斜的同一平面中大致彼此平行地布置。
3.根据权利要求1所述的电子证件，其中，所述模块(14)包括印刷电路板，所述印刷电路板呈现在上面安装有所述微处理器(16)的内表面(14a)，以及包括镀有金属的接触区域(18)的外表面(14b)，所述接触区域(18)电连接到微电路并且用于与外部读取器的引脚接触。
4.根据权利要求1所述的电子证件，其中，所述弯曲部(44)比所述直线部分(42)更深地嵌入到所述主体(12)的厚度中。
5.根据权利要求1所述的电子证件，其中，所述天线的所述端部(36a、36b)在不小于所述顶孔口面(28)的宽度的宽度上延伸。
6.根据权利要求5所述的电子证件，其中，所述天线的所述端部(36a、36b)在所述底孔口面(26)的相对侧上彼此相对地布置。
7.根据权利要求1所述的电子证件，其中，所述直线部分(42)相对于所述台阶(30)的所述平面中的所述上边缘(32)的倾斜角度位于1°至10°的范围内。
8.根据权利要求7所述的电子证件，其中，所述直线部分(42)相对于所述台阶(30)的所述平面中的所述上边缘(32)的倾斜角度为6°。
9.根据权利要求1所述的电子证件，所述电子证件包括导电各向异性粘合剂，所述导电各向异性粘合剂被沉积在与所述底孔口面(26)毗邻的所述台阶(30)上。
10.一种制造根据权利要求5至9中任一项所述的电子证件的方法，所述方法包括以下步骤：
a)在第一基板(40)上铺设导线，以便形成至少一个天线匝(36c)和两个端部(36a、36b)，所述两个端部(36a、36b)被布置成曲折形状，并且每个端部由通过弯曲部连接在一起的至少两个直线部分(42)构成；
b)至少将第二基板与所述第一基板(40)组装在一起；
c)对开口腔(24)进行加工，所述开口腔(24)具有由上边缘(32)限定的底孔口面(26)和形成围绕所述底孔口面的台阶(30)的顶孔口面(28)；
d)沉积电连接装置；以及
e)将微电路模块(14)在所述腔(24)中放置到位，并将所述模块(14)与所述天线的所述端部(36a、36b)电连接；
所述方法的特征在于，在步骤a)中，对于所述端部(36a、36b)中的每个端部，至少将要终止于所述底孔口面的所述直线部分(42)以相对于所述上边缘(32)的一定倾斜角度来铺设。
11.一种天线支撑件，所述天线支撑件包括沿纵向和横向延伸的基板，并且包括包含至少一个匝(36c)的天线(36)，所述天线(36)呈现端部(36a、36b)，所述端部(36a、36b)被布置成曲折形状并且每个端部由至少两个直线部分(42)构成，所述至少两个直线部分(42)通过弯曲部(44)连接在一起，并且其中，至少距离所述匝(36c)最远的直线部分(42)相对于所述横向成一定倾斜角度。
12.根据权利要求11所述的天线支撑件，其中，距离所述匝最远的所述直线部分以位于1°至10°的范围内的角度倾斜。
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