CN1155673C - 智能卡制造方法的改进以及由此获得的智能卡 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电子模块智能卡制造方法的改进，它在于提供一种带空腔(3，4)的卡体(1)，一种大小与上述空腔一样的电子模块(5)，至少一种能粘合卡体和模块的粘合剂(12c至15c)，并包括一些工艺步骤，据此至少将上述第一种粘合剂放入空腔内，将上述模块插入空腔对准中心的位置，至少压紧卡与模块之间的上述粘合剂。该方法的特点是还包括提供同样放入空腔(3，4)内的第二种粘合剂(11b)的一个步骤，上述第二种粘合剂具有的粘度，足以使模块在空腔(5)内保持定中心位置，直到将第一种粘合剂压紧。本发明还涉及到使用该方法所获得的卡。

Description

智能卡制造方法的改进以及 由此获得的智能卡

技术领域

本发明涉及一种由卡体和电子模块构成的智能卡制造方法的改进，以及用该方法所获得的智能卡。

背景技术

在现有方法中，人们了解一种提供带有空腔的卡体，主要含有接触区的电子模块和含有集成电路的半导体芯片，借助粘合剂如氰基丙烯酸酯粘合剂(cyanocrylate)，将电子模块固定在上述空腔中的方法。通常，粘合工序包括预先上胶工序，模块插入空腔工序以及在预定时间内施压工序。

这种方法在自动化工业领域一般被称为插板式的方法，实际实施需要不同装置进行具有明显节奏的操作，如用高节奏将卡从一个装置运往另一个装置，约每小时成千上万张卡，因此是影响成品质量的各种问题的发源地。

发明人特别证实根据上述的工序粘合所获得的卡经常具有大量缺陷。

在这些缺陷中，人们要主发现在空腔中的模块不易居中的缺陷。其实，尽管将模块准确插入空腔中，发明人在粘合之后发现模块还是偏离中心，即，不在最初插入的位置上。这种被证实的偏离中心线的表现形式或是轻微转动，或是平移，或是在空腔内同时出现轻微转动和平移，或在非常情况下移出空腔与卡体表面上的接触区边缘重叠。

发明人发现中心偏移是由在其从一个装置向另一个装置移动的过程中卡上产生的力造成的，特别是由插入装置开始和卡到压力装置上分别产生的突然加速或减速的力所造成的。

中心偏移同样是由模块上具有的能使模块有轻微内曲的多余应力造成的。在这种情况下，模块就会有可能在每次加速或减速中从空腔内出来。

人们还发现模块与卡体没有很好粘合的缺点。在这种情况下，卡不能达到弯曲/扭曲机械强度标准，或(ISO，AFNOR)现行标准所规定的拔出强度。

因此，需要在不减少生产效率的同时，解决这些问题。

发明内容

本发明的目的是提出一种卡体中模块粘贴方法的改进，它可工业自动化生产，效率很高，不会产生上述缺陷，即，将模块插入中心，又能粘合好。

为此，本发明是一种设有带空腔的卡体的电子模块卡的制造方法，电子模块的大小与上述空腔相匹配，至少有能粘合卡体与模块的第一粘合剂，至少将上述第一粘合剂注入上述空腔内或涂在模块上，将上述模块插入空腔的实质上的中心位置，至少将所述卡体与模块之间的上述第一粘合剂压紧，其特征在于还包括以下步骤：

-采用第二粘合剂，所述第二粘合剂具有粘合特性，能使模块在所述空腔内保持对中，至少直至上述第一粘合剂被压紧。

多亏使用了具有粘性性能(粘合与高粘度)的第二种粘贴剂，卡可承受在其制造中的任何加速或减速，不会出现中心偏移。

另外，还可大量减少用于插模的时间，因此提高了生产效率。

本发明同样可优选第一种粘贴剂，并将其在最佳条件下使用，以便更好地抗模块拉力和弯曲/扭应力。

根据本方法的有效实施，人们从在处理后适用于抗拉力和/或弯曲/扭应力的材料中选择第二种粘贴剂，并使用上述材料，以使其对抗这些力产生作用。

当第二种粘贴剂适当地处理之后，它与第一种粘贴剂一起增加了抗拉力和/或弯曲/扭应力(现有标准规定)的补充作用。

根据最佳实施方式，人们使用一种光激活环氧树脂。这种树脂可承受在模块插入之前紫外线照射，如人们希望它长期保持机械性能和使卡体和模块构成的整体具有机械性能。

由于采用了该方式，人们可最有效地使第二种粘贴剂活化，并不受周围的操作条件影响。另外，人们可随意调节紫外线照射树脂的曝光时间和强度，控制树脂一直保持聚合反应活化作用。

根据另一个特点，可使模块保持良好效果，树脂具有50 000m.p/秒的粘度。

根据另一个可有良好效果的特点并便于实施该方法，将0.003克滴状物放入空腔中心处并将树脂放置紫外线下，以便使其开启时间约为60秒。

根据该方法实施的第二方式，人们使用一种在预先适合插模的大气湿度和温度的条件下使用氰基丙烯酸酯粘合剂凝胶。

这种凝胶的使用有很大益处，因为可在经济条件下使用凝胶。

根据另一个使用凝胶模块保持良好效果的特点，将滴状物放入空腔中心，大气湿度和温度条件可使开启时间约为60秒。

根据该方法的另一个特点，按照第一或第二实施方式，该方法可在于使用氰基丙烯酸酯粘合剂型凝胶作为第一粘贴剂。

该粘合剂具有使用方便、经济的特点。

第一粘贴剂可放置能覆盖上述空腔表面的50％和100％粘合表面的数量，施压之后，在18-24℃温度和大气湿度在60％和75％之间，在接触板的地方至少是四个侧向点。

这种操作条件可高效率少缺陷的工业化生产，第一粘贴剂为氰基丙烯酸酯粘合剂。

根据该方法另一最佳特点，在插模之前将氰基丙烯酸酯粘合剂放入。

这样，人们获得氰基丙烯酸盐粘合剂与模块的粘合的最佳效果。

根据该方法的另一特点，人们最好选择相当纯的氰基丙烯酸盐粘合剂，在上述操作条件下氰基丙烯酸盐粘合剂的启开时间约为60秒。

该粘合剂可保证良好地粘合，因为它的聚合相当慢。

本发明同样涉及根据上述方法获得的电子模块智能卡。

附图说明

通过阅读下面用一个实例实施的两种主要方式的说明，可更清楚地了解本发明的其他特点和益处。它将参照附图加以说明：

图1是在本发明方法中使用的卡体；

图2是用于本发明方法中的电子模块的剖面图；

图3是电子模块载体片俯视图；

图4是模块与卡组配的示意图。

图5是带有粘合剂放置点的空腔俯视示意图；

图6是在施压后空腔上粘贴剂粘合表面示意图；

图7至图12是该方法的不同步骤，或安装的不同操作装置；

图13是挤压装置；

图14是高速率实施该方法装备实例俯视图；

图15是乙醇润湿装置。

具体实施方式

现在根据图5至图12中第一种实施方式，描述本发明方法。

本发明方法需要提供带有空腔的卡体和体现与上述空腔一致的电子模块。

图1中介绍了用于该方法的智能卡体1的实例。它包括一个通过铸造或加工与卡体同时获得的空腔。

这种卡体是按ISO，AFNOR标准生产的，并拥有预定体积。

空腔将可放入模块。所以它可根据模块有不同的形状。在本实例中它是由两凹槽构成，第一个开口3，形状一般为长方形，通到卡的前表面，第二开口4一般为圆形，比第一个处在中心的长方形要深一些，通到第一个底部。第二个开口直径为8.2mm，高0.6mm(图4)。

使用的材料，通常是塑料，要取决于用途。例如电话智能卡或电话卡都是ABS(丙烯腈丁二烯-苯乙烯)。也可是PVC(聚氯乙烯)，或呈片状的聚碳酸酯(PC)或PC/ABS或PC/PVC。

在实例中，人们使用一种ISO和ABS卡体材料的空腔。

电子模块5(图2和图3)一般包括一种绝缘合成材料承载膜6a，导电材料的接触板7，硅片8含有一个集成电路，硅片与接触板的连线9，覆盖硅片和连线的树脂保护层10。

通常保护层是热固性环氧树脂，形成一种可有不规则体积，尤其是厚度不一的凸起部分。凸起部可根据一侧的准确厚度用铣削切平，以便易于卡体内模块粘合工序。本发明最好直接使用凸起部分，而无需铣削。

模块(图2和图3)可有多种形状，例如《LFCC》型(1ead Frame contrecolle)具有聚酰亚胺承载膜，或一种含有环氧树脂承载膜的类型。

在实例中，模块是《LFCC》型，所以具有一个聚酰亚胺下表面。是由在卷筒上的连续膜6b(图3)提供的模块。

卡的空腔用于接收模块如图4中所示。为此，凹槽4与凸起部分10相一致，而凹槽3与带有组装所需间隙(J)的接触板5一致。这种间隙致使卡板中的模块单一转动或在同一板中单一平移，是可用肉眼注意到的，由此构成中心偏移的缺陷。

该方法同样在于提供至少适于粘合卡体和模块的第一种粘贴剂。通常是在活化或处理后进行粘合。当是电子模块卡时，粘贴剂要保证具有上文涉及的标准的抗拉力和/或弯曲/扭应力的作用。

第一种粘贴剂可以有许多种。例如它可是基于呈点状或线状放置的液体氰基丙烯酸酯粘合剂。也可是一种热粘合或热塑和呈薄膜状放置的材料。它可补充卡体或象在法国专利FR 2579799中那样它是卡体的组成部分。它可被放置在卡体或模块上。

在叙述的实例中，根据将在下面描述并在图5中进行说明的最佳草图，人们使用了放置空腔中的氰基丙烯酸酯粘合剂。

根据该方法，它包括几个步骤，按照这些步骤，将上述氰基丙烯酸酯粘合剂放入空腔或放在模块上，最好是放入空腔，将上述模块插入空腔的对中心位置，并至少在卡与模块之间挤压上述第一粘合剂。通过图7至图12中的实施例将详细说明这些步骤。

本发明方法的特征是，还包括一个在于提供和放置在空腔内的第二种粘合剂，它能使模块在空腔内保持定中心位置，直到上述第一粘合剂被压紧。

根据本发明，可使用的第二种粘合剂含有具有粘性特性的物质。由此粘性物质可理解为不仅是塑料卡体的粘合材料，而且它还具有很高粘度，如下面所述。该粘合将是模块无论遇到任何力，直到压紧不会开胶。作为实例这种物质可以列举很多，尤其是单一合成的环氧树脂，氰基丙烯酸酯粘合凝胶，热固性环氧树脂等。这些物质比经常使用的粘度约为190mP/s的氰基丙烯酸盐粘合剂的粘度更高。人们希望该物质比上述的氰基丙烯酸盐粘合剂的粘度高，因此该物质的粘度要比上述的氰基丙烯酸盐粘合剂的粘度高十倍。最好使用一种粘度高于100系数的物质。

在实例中，人们使用了光激活化单一合成环氧树脂(尽管它在该实例中没有活化)，由于它的单一合成是有效的并将ABS和聚酰亚胺模块薄膜较好地粘合。在实例中，根据图7说明的步骤，将该树脂放入空腔内。

这种树脂的粘度为50 000P/秒，当模块承受加速等于在本发明高速率工业安装中存在的加速时，它可使模块良好地保持中心位置，这种实例在下面描述。

粘性材料的总容积特别要取决于所放位置(在空腔中可利用的容积)、其粘合性质、其粘度以及它要承受的力。

当它被放置在一个点上时，其总重量可以是0.002和0.004克。该容量也可分成四个点放置例如当树脂从侧面放置在第一凹槽内，就可是0.001克的四个点。

在实例中，致使模块保持良好状态的粘度为50 000mP/s的树脂，以0.003克重量的滴状物被置入空腔中心。该值与制造一致，例如采用将在下面描述的装置，在该生产过程中，通过从后侧击打的触头将卡从一个工位运到另一个工位，这可导致高加速。

可以推断，在不太剧烈的生产条件下，即卡移动力较小，可减少树脂的量或/和降低粘度。

用于实例中作为第一粘合剂的氰基丙烯酸盐粘合剂凝胶根据下述说明按照凝胶点的方式，以0.001克的4个凝胶侧点形式被放入接触板的位置中。

在已知的预定时间，专业人员可使用各种具有一定数量的氰基丙烯酸酯粘合剂的放置方法。树脂的分放装置也是各种各样的。使用的树脂最好是单合成和触变(tixtropique)型的，以便使分放与生产的高节奏相一致。

选择一种适合需保持高节奏快速分放的工业装置的粘性材料将与前例不同，据此，为了越来越容易和快速分放一种材料，需分放的材料不必越来越粘性和粘合。多亏树脂的触变性质和尽管它非常粘稠和粘着，人们可以与前例相反很容易和很快地分放，尤其是《De1o》公司的4597号环氧树脂。

至于在环境操作条件下的氰基丙烯酸盐粘合剂，已证实太低温度和大气湿度使粘合剂聚合非常慢，并因此导致模块不粘合和偏离中心(由于聚合出现表面污染：《blooming》)。相反，已经证实温度和大气湿度太高，使粘合剂快速聚合，一方面同样导致不粘合，另一方面又有弄脏和堵塞在粘合剂分放方法中所用针管的不足。另外，已经同样证实大气湿度太低会导致静电。静电的缺陷是强力吸引零乱散开和产生缺点的氰基丙烯酸盐粘合剂。

当在18℃至24℃温度之间和60％与75％的湿度下，处理或实施氰基丙烯酸酯粘合剂时，无论是抗拉力还是抗弯曲/扭应力均具有良好的机械性能。

有效的方式是，根据本发明，多亏第二粘合剂的直接固定模块的作用，人们可选择一种在相对比较长的时间内产生效果的较纯的氰基丙烯酸酯粘合剂，以便在比如高于60秒的时间内具有最佳粘合质量。

在该实例中，粘合剂在上述环境操作条件下，具有约60秒的开启时间。开启时间是其在这段时间内还能用粘合剂粘合一种物体的时间。该时间越长，其聚合就越好。如有必要该聚合可在施压操作之后结束。

在采用本方法的实例中，人们使用了一种图5中描述的并表示有11a至15a点的空腔最佳草图。它包括一个所谓中心点11a和四个所谓侧点12a至15a，11a处在圆状凹槽3中，而12a至1 5a则处在接触板凹槽4中并在该槽的四个角内。

四个侧点在挤压之后可覆盖的粘合表面是上述空腔表面(图6)的50-100％。进行挤压以便获得厚度约为0.02mm的氰基丙烯酸酯粘合剂垫。每个侧胶点表现为“U”型半圆表面12c至15c，从第二凹槽4边附近明显辐射状地向由第一凹槽划界的直角附近扩展，“U”型底部面向角部。因此，人们获得的模块粘合，足以抗上述标准规定的强度。

根据本发明的一种优选操作方式，人们在挤压步骤之前又在放入第一种粘合剂之后放入氰基丙烯酸酯粘合剂。这样，当模块被插入并压紧时粘合剂可保持聚合和附着的潜力。

在实施的实例中，从图7至图12同样可代表着不同的方法步骤和将在下面描述的设备连续操作加工工位。

在第一操作工位台(图7)上并根据第一步骤a)，首先借助分配器16将树脂滴状物11b放入空腔中心处，然后将卡移送下一个操作台(图8)。

在该操作工位台上并根据第二步骤b，借助分配器17和18，将所谓四个侧面氰基丙烯酸酯粘合剂滴状物12b至14b放入上面凹槽的四个角部，将卡移送所谓的插入操作台(图10)。

在插入操作工位台上并根据方法d)的另一个步骤，用插入装置19将电子模块5插入，在该实例中，插入时间为300毫秒(ms)，但还可再缩短，将卡送往挤压工位台(图11)或(根据优选变型为：图12)。

在挤压台(图11)上，根据方法e)的另一步骤，借助压力装置20a，在22秒钟内，用约34daN的力向粘合件施压。

根据优选的另一压力方式并按照步骤F，借助压力装置20b，只对接触板周围施压，这样做的益处是仅对粘合剂适当施压，不会导致对半导体圆状物或连线造成损害的机械应力。

其实，正如上面已经介绍的那样，凸出涂层的厚度可有轻微变化。在非常情况下，凸突部分贴近空腔底部可起到限位块的作用，并由此产生一个略高于接触板的模块中心点，与卡体表面处在同一水平。在工业生产中经常遇到的这种结构禁止对具有良好品质的粘合必需加压。

可使用的压力器20b的实例将在下面的图13中进行描述。

在下一个步骤中(图中未示出)，将卡抽出或进行预处理，插卡操作就这样结束。

根据该方法的一个特征，人们使用第二种粘合剂物质，以使其产生抗拉和/或抗弯曲/扭应力的良好效果。

尽管树脂无需暴置于紫外线辐射，就具有良好的模块固定作用，人们希望将其固化，不是为了防止两个膜腔之间的接触板或粘合表面间(图6中12c至15c)的微裂缝。在固化的同时，一些粘性物质如上述树脂或氰基丙烯酸酯粘合凝剂具有良好的抗拉和/或抗弯曲/扭应力的机械性能。

在使用环氧树脂时，根据第一实施方式，该方法包括一个补充步骤，在其间，将上述树脂放在紫外线辐射之下，加快聚合，这一步骤先于模块插入之前。

在实例中，如图9所示最好仅在上述树脂滴放置步骤之后实施该步骤。

曝光的强度与时间是可调整的，以便使树脂的开启时间高于60秒，该时间与使用的氰基丙烯酸酯粘合剂的开启时间一致。在按上述节奏工业应用中，曝光时间为0.5至1秒钟。其强度可通过灯泡的功率调节，也可通过灯泡与树脂分开的距离调整。

树脂轮流地照射最晚可在氰基丙烯酸酯粘合剂滴状物放置的同一时间进行。

人们可这样理解，挤压步骤第一和第二粘合剂的活化间隔时间尽可能减少，仅有一个操作台将挤压与活化分离，这样可进行优质粘合，因为挤压时间与每种粘合剂的开启时间相比都长。

现在根据实施的第二种方式，描述本发明方法的不同步骤。

在第二种实施方式中，使用氰基丙烯酸酯粘合剂凝胶代替环氧树脂。

该凝胶当在制造过程中承受导致偏离中心的力时，还具有可使模块固定的性能。

使用同样的数量，并按照环氧树脂使用的相同的放置步骤，不同的是没有活化粘合剂的补充步骤。其实，凝胶的活化如同氰基丙烯酸盐粘合剂一样，尤其都是在相同的温度和大气湿度下进行。

人们认为第二粘合剂的活化较容易实施，也较经济。其实不要使用紫外线辐射发生装置，因为该装置非常昂贵。

专业人员已知的其它活化剂同样可以使用。例如，可通过乙醇润湿法处理模块膜，以便促进氰基丙烯酸盐粘合剂凝胶与模块接触。图15中描述了该方法。

插入和挤压步骤与用于树脂的描述的步骤相同。

现在参照图14，描述本发明方法的工业高节奏实施的设备实例。

它包括供卡装置21，可提供多种卡体；多种模块的供给装置22a；一个装有树脂分配装置23b的滴状树脂分配器23；一个带有紫外线照射器24b的紫外线辐射照射装置24；一个装有两个针管16和17的分配器25b的氰基丙烯酸盐粘合剂滴状分配装置25；一个装有插入器26b的模块插入装置26；装有挤压装置27a的挤压台27，挤压装置27a放置在循环运送装置28的周围，卡可在挤压期间在此停留；模块切割和运往插入台装置29；乙醇润湿装置30；然后是抽出装置31。该设备同样包括一个温度和大气湿度调节箱(图中未示出)。

供给装置由两个卷盘构成。第一卷盘22a载有带模块的薄膜6a，第二卷盘22b装有不带模块的薄膜，在另一个卷起来的时间内，一个展开。薄膜在经过模块切割装置29之前，通过上述乙醇润湿器30。

树脂分配器23包括一个垂直活动空心针16。

辐照台由可将紫外线辐射(UV)传输到树脂附近的延伸光学仪32(图9)与已知类型的紫外线辐射发生器(UV)连接，以便使空腔仅在辐射下曝光，卡的某些涂层对紫外线辐射很敏感。

氰基丙烯酸酯粘合剂分配装置包括两个空心针17，18(图8)，它们可垂直和横向移动。

模块通过切割装置从薄膜6a上取下并借助运送装置29送往插入台，在此它们被插进每个卡的空腔的中心位置。尤其是在薄膜切割操作中释放多余的应力，这是由上述模块弯曲造成的。

每个挤压台27都装有挤压器27a，它包括一个与模块接触的垂直活动的边缘20a。为了实施最佳形式的挤压，该边缘装有中心穿孔的挤压衬20b，这样可以对模块的边缘施压。压衬是用一种能分配压力而不损害接触板的弹性材料制成的。它拥有与模块形状一样的长方形。中心孔20c直径与第二凹槽直径相同。

模块底面乙醇润湿器30(图15)，在该实例中是由一个浸在容器内95°乙醇槽33中的海绵制品构成。海绵与模块供给薄膜长期保持接触。这样可使氰基丙烯酸酯粘合剂或凝胶活化，以便产生与模块直接贴紧和/或形成模块与卡向粘合剂或凝胶的不同连接。

卡从一操作台到另一操作台的移位是机械化完成的，以便使效率提高到至少每小时2000个卡。

当卡到达树脂分配台23位置时，分配针管16处于与图5草图一致的中心点11a位置的上面，然后，降至空腔表面附近，控制系统(图中未示出)释放0.003克树脂，放入空腔中；然后，针头上升，以便切断挂在针头的多余树脂线，并复位等待下一个卡。控制器可调整，以便在1.5秒内能下降，分配，上升；而后，将卡运经辐照台24。

在该工位台上，将树脂在0.5至1秒钟时间内通过紫外线辐射曝光，以便使树脂开启时间为60秒并将卡送往氰基丙烯酸酯粘合剂滴状物分配台25。

在分配台上，两个针管17，18处于与预先设定的粘痕相一致的12a至15a点的位置，下降、分配四个0.001克的滴，放入空腔中，然后上升并等待下一例卡，这时卡被送往插入台26b。

在该台上，卡内放入模块，插入时间为300毫秒，然后将卡送往挤压台27。

在该台上，每个模块与卡体压紧，施加的力为34daN。卡在循环运转装置上停留22秒，然后被弹向下一个台。

在循环装置出口，可对卡进行检验，并向贮存装置31撤出。

Claims (11)

1.一种设有带空腔(2)的卡体(1)的电子模块卡的制造方法，电子模块(5)的大小与上述空腔相匹配，至少有能粘合卡体与模块的第一粘合剂(12c至15c)，将上述第一粘合剂注入上述空腔内或涂在模块上，将上述模块插入空腔的基本上中心位置，将所述卡体与模块之间的上述第一粘合剂压紧，其特征在于还包括以下步骤：

-采用第二粘合剂(11b)，所述第二粘合剂具有粘合特性，能使模块(5)在所述空腔内保持对中，直至上述第一粘合剂被压紧。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：在处理后从能抗拉和/或抗弯曲/扭应力的材料中选择第二种粘合剂，采用上述材料，以便产生抗这些应力的效果。

3.根据权利要求1或2所述的方法，该方法的特征是使用光固化单组分的环氧树脂作为第二粘合剂。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，使用氰基丙烯酸酯粘合剂凝胶作为第二粘合剂。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征是，树脂的粘度为50Pa/秒。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征是，将0.003克的滴状物注入空腔中心，将树脂在辐射下曝光，以便使其开启时间高于或等于60秒。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征是，将滴状凝胶注放入空腔中心，温度和相对湿度条件分别在18℃-24℃和60％-75％之间。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是使用氰基丙烯酸酯粘合剂作为第一粘合剂。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征是，注涂的第一粘合剂的数量，使得在压紧之后，能覆盖上述空腔表面的50-100％的粘合表面，上述粘合剂以至少四个横向粘结点的形式，在18℃至24℃温度和60％至75％的相对湿度下被注入接触板的位置中。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征是，仅在插入步骤之前，注入氰基丙烯酸酯粘合剂。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征是，选择较纯的氰基丙烯酸酯粘合剂，氰基丙烯酸酯粘合剂的开启时间高于或等于60秒。

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