CN116235179A - 用于智能卡芯片模块的电路、智能卡芯片模块及智能卡芯片模块的制造方法 - Google Patents

用于智能卡芯片模块的电路、智能卡芯片模块及智能卡芯片模块的制造方法 Download PDF

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Abstract

用于智能卡芯片模块(2)的电路，包括具有正主面及背主面(7)的绝缘层。位于所述背主面(7)上的第一导电层中制成有天线(8)。所述天线(8)在由周缘(10)设定的天线区上延伸。所述天线(8)包括至少一个内匝绕组及至少一个外匝绕组。除在从所述周缘(10)朝向所述天线区的中心带(15)转向或在所述天线区的中心带(15)中转向的至少一个第一连接段(16)的上方之外，所述外匝绕组沿所述周缘(10)布设。此外，所述天线的所述外匝绕组包括至少一个第二连接段(18)，所述至少一个第二连接段(18)从所述周缘(10)朝向所述天线区的中心带转向。

Description

用于智能卡芯片模块的电路、智能卡芯片模块及智能卡芯片 模块的制造方法
技术领域
本发明涉及智能卡领域，并且具体涉及用于智能卡的电子模块领域。
智能卡有多种用途：信用卡(credit cards)、用于手机的SIM卡(SIM cards)、交通卡(transport cards)、身份证(identity cards)等。
智能卡通常包括由例如塑料制成的刚性载体或刚性支承件，其形成卡的本体，在卡的腔中容置有单独制造的电子模块，也称为芯片模块。该芯片模块包括例如具有电子芯片(集成电路)的柔性电路及用于将芯片连接于设备的装置，该设备用于读取及/或写入记录于芯片中的数据。
本发明具体涉及所谓的双卡(“dual”cards)领域，即具有与芯片的双连通接口的双卡。换言之，这些卡允许在有接触件(contacts)或没有接触件的情况下进行连通。它们也被称为复合卡(“Combi”cards)。
在“有接触件”的应用中，接触件连接于芯片，并且位于模块的一面上，从而与卡表面齐平，并且当卡插入读取及/或写入设备中时，允许与该设备的电连接。
有两种类型的、“非接触式”应用的双卡。
根据第一种类型的卡，放置(即集成、嵌入等)于卡本体中的天线电连接于芯片。在该情况下，可以通过在读/写设备与模块接触件之间建立直接电连接，或者通过在天线与读/写设备之间建立直接电磁连通(使用例如近场连通(near field communication)-NFC-技术)，而使芯片与读/写设备交换数据。
根据第二种类型的卡，被称为“模块天线”的第一天线集成于模块中，并且通过电感耦合(因此没有电连接)，允许与被称为“增益天线或主天线”的、嵌入于上述刚性卡本体中的第二天线进行电磁耦合。第一天线小于第二天线。与模块相比，第二天线可以覆盖较大的卡本体的面积。这提供较长连通距离的范围。同样在该情况下，可以通过在读/写设备与模块接触件之间建立直接电连接，一方面通过在模块天线与增益天线之间建立电磁连通，或者另一方面通过在增益天线与读/写设备之间建立电磁连通，而使芯片与读/写设备交换数据。因此，模块天线经增益天线与非接触式读取及/或写入设备连通(通过谐振效应)。因此，在该第二种类型的双卡中，唯一的物理连接处于芯片与接触件之间及芯片与模块天线之间的模块级别。所有这些连接均制成于模块上。这避免了在结合于卡本体中的天线与结合于模块中的芯片之间进行物理互连的必要性。
例如，国际专利申请WO2014016332A1描述包括柔性电路的模块，该柔性电路包括绝缘层，该绝缘层具有支承接触件的正面及支承芯片与模块天线的背面。然后可以制成有贯穿绝缘层的孔(也称为“导孔(vias)”)，这些孔的内表面被金属化，从而电连接模块的正面及背面。芯片被使用引线键合技术或倒装芯片技术连接于接触件及模块天线。
为了便于将模块集成于卡中，天线必须被包含于按照ISO 7816-2标准设定的尺寸的模块中。在这些尺寸内，必须在模块的背面上提供：用于放置芯片的区、用于孔的区、具有用于将芯片连接于接触件及天线的连接片或键合片(bonding pads)的区。此外，天线绕组必须被制成有足够的数量、具有一定的宽度及绕组之间的最小距离，以获得电磁特性，从而实现所期望的谐振频率。例如，匝数越多，电感越高。
本发明旨在提供较大的灵活性，以使天线特性适配芯片规格。本发明还可以旨在提供具有较高电感的模块天线。
发明内容
公开了根据权利要求1的电路解决方案。
实际上，使至少两个段从周缘处转向(diverting)，提供较长的天线。
所公开的电路还可以可选地包括权利要求2至9中任一项的特征中的一个及/或另一个。
本公开还涉及根据权利要求10所述的芯片模块，以及根据权利要求11或12所述的芯片模块的制造方法。
附图简要说明
通过阅读以下作为非限制性示例给出的详细描述及附图，本发明的其他特征、目的及优点将变得明显易懂，其中：
图1示意性地以透视图方式示出容置有芯片模块的智能卡示例；
图2为用于例如图1所示智能卡的芯片模块示例正面的视图；
图3为图2所示的芯片模块示例的背面的视图；
图4为用于连接芯片的多种方案的示意图；
图5为图2所示芯片模块示例的变体的正面的视图。
详细说明
下文描述电路实施例的示例。
图1示出包括模块2的接触式及非接触式智能卡1。具体而言，模块2包括电路3及芯片100(在图1中不可见)。模块2被制造为单独的部件，其被插入凹部中，该凹部在卡1的本体中铣削制成。增益天线(未示出)以已知方式集成于卡1的本体中。
图2示出电路3的正面6(即接触面)。图3示出电路3的背面7(键合面)。图2、图3及图4所示的电路3是双面印刷电路板，在正面6上具有接触件5，并且在背面7上具有天线8。在敷设于绝缘层(例如环氧玻璃、纸、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或聚酰亚胺)的正面6上的第一导电层(例如铜、铜合金、铝、铝合金层)中制成有接触件5。在敷设于绝缘层的背面7上的第二导电层(例如铜、铜合金、铝、铝合金层)中制成有天线8及连接片9。第一导电层及/或第二导电层可以镀有以下金属的至少一种：镍、金、钯或银。
事实上，图中仅示出电路3的一部分。该部分基本上对应于电路3的、制造模块2所需的部分。数个类似的部分可以由同一柔性基板支承，例如用于根据本发明的工艺的连续(即“卷对卷(reel-to-reel)”或“卷装进出(roll-to-roll)”)实施的柔性基板。模块2由周缘10设置于电路3上。电路3的、对应于模块2的部分的周缘10具有矩形形状，该矩形形状在两个相邻边11、12之间具有圆角。周缘10包括对应于矩形形状的两条最短边的两条短边11，以及对应于矩形形状的两条最长边的两条长边12。
电路3具有数个接触件5，芯片100将被连接于该数个接触件5(参见图4)。例如，电路3的每个模块2分别各自包括六个接触件5。该接触件中的一个是L形的，并且在两排其他接触件5之间延伸。
例如，天线8具有约十匝至十三匝绕组。绕组具有例如40微米至100微米的宽度。绕组之间的间隙为例如25微米至100微米宽。天线8在起始连接片13及终止连接片14之间延伸。终止连接片直接连接于天线8的内匝绕组(“直接”指在天线迹线与终止连接片14之间没有天线或任何其他连接部，即连接片14的一侧边对应天线迹线)。起始连接片13被定位为靠近天线8的中心带或位于天线8的中心带中，芯片100将被附连于该中心带处。在本文中，中心带15被设定为模块2的区，该区由天线的内匝绕组除其U形内部部分之外的部分设定(参见图3中的虚线)。起始连接片13距离模块的中心点足够近，从而缩短将芯片100电连接于天线8的导线长度。天线8从起始连接片13起，形成基本上垂直于最长边12延伸的第一连接段16。在中心带15中，第一连接段16将天线8的外匝绕组从一条最长边12处转向。
天线8还具有中间连接片17，中间连接片17基本上与起始连接片13关于中线ML1对称，中线ML1连接两条最短边11，并且横跨于两条最短边11的中部之间。该中线ML1还对应于天线所在的平面与垂直于后者的平面(“后者”对应于天线平面)之间的交叉部。
中间连接片17位于天线8的中心带15。中间连接片17距离模块2的中心点足够近，从而缩短将芯片100电连接于天线8的导线长度。天线8从中间连接片17开始，形成基本上垂直于最长边12延伸的两个第二连接段18。第二连接段18将天线8的外匝绕组从一条最长边12处，在中心带15中转向。第一连接段16与第二连接段18相互平行延伸。第一连接段与第二连接段各自分别直接电连接于连接片13、连接片17(“直接”指在天线迹线与连接片13或连接片17之间，没有天线或任何其他连接部，即连接片13或连接片17的一侧边对应天线迹线)。
天线8包括绕组，该绕组具有基本上平行于周缘10的各条边11、12的直线部，在周缘10拐角中的弯曲部，以及基本上在最长边12中间的U形内部部分。这些U形内部部分绕过起始连接片13及中间连接片17。U形内部部分在背面7上、在一区上方延伸，该区由L形接触件在正面6上覆盖(参见图4)。绕组的总体形状关于中线ML1对称，并且关于中线ML2对称，中线ML1连接两条最短边11且横跨于两条最短边11的中部之间，中线ML2连接最长边12且横跨于两条最长边12的中部之间。内连接片19直接电连接于天线的内匝绕组，并且不一定遵循相同的对称性(“直接”指在天线迹线与所考虑的连接片19之间没有天线或任何其他连接部，即所考虑的连接片19的一侧边对应天线迹线)。它们各自的位置关于模块2的中心是相当对称的。模块的中心对应于中线ML1、中线ML2的交点，中线ML1、中线ML2分别连接两条最短边11及两条最长边12，并且分别横跨于两条最短边11及两条最长边12的中部之间。
天线8的对称性改善表面电流及天线8所探测到的或产生的磁场。
天线绕组形成两个支承区，芯片100可以跨置于该两个支承区，该两个支承区位于连接段16与连接段18之间。即，U形内部部分在中心区15中延伸，并形成至少1.5×1.5平方毫米的共面结构，芯片可以附连于该共面结构上。该共面结构避免可能与芯片100的倾斜相关的问题。
在由L形接触件的最长分支在正面6上覆盖的区的两侧上，形成有贯穿绝缘层的孔20。这些孔20中的每一个各自分别具有可以镀有导电材料的内部圆柱形壁(尽管这在本发明中不是必需的)。每个孔20的底部也被第一导电层封闭。这些孔20用于将芯片100连接于接触件5。可以在没有导电环(conductive rings)的情况下制造这些孔。可以参考例如专利文献FR3006551B1公开的该无导电环的键合孔的制造方法。导电环的不存在为增加天线绕组匝数及/或内连接片19的数量留出较多空间。这也为定位内连接片19提供较大的灵活性。这也降低了表面电流，该表面电流会在环中循环，并且会对天线8所探测到的或产生的磁场产生干扰。
如图4所示，上述天线设置允许多条连接路径(当然，图4所示的、芯片100与连接片13、14、17、19之间的所有连接并非都是为实际产品制造的。芯片100仅通过两个连接片连接于天线)。芯片的天线键合片之一可以连接于起始连接片13与中间连接片17之一，而芯片的另一天线键合片连接于终止连接片14，或连接于内连接片19中的一个或另一个(参见例如图4中的路径A及路径B)。这些不同的连接路径将芯片连接于不同长度的天线。因此，这不仅允许适应于芯片特性，例如芯片电感，还可以允许适应于芯片上的天线键合片的、从商用芯片到另一芯片变化的不同位置。具体而言，芯片100在起始连接片13与中间连接片17之间的连接使得可以使用较短的导线。换言之，取决于芯片规格，可以使用不同焊片将芯片100连接于天线8。例如，芯片100具有一焊片，该焊片或者连接于直接连接于第一连接段16的连接片，或者连接于直接连接于第二连接段18的另一连接片。类似地，取决于芯片规格，芯片100也可以连接于与内匝绕组直接连接的连接片14、19，或者连接于与内匝绕组直接连接的另一连接片。
由于孔周围没有导电环，因此可以在没有短路风险的情况下降低导线。这也允许提高引线键合工艺的速度。
作为上述电路3的变体，L形接触件具有可以对应于标识21(见图5)的一个或多个切口。该切口可以允许提高例如0.3或0.4微亨利的电感。

Claims (13)

1.用于智能卡芯片模块(2)的电路，包括具有正主面(6)及背主面(7)的绝缘层，敷设于所述背主面(7)上的导电层中设置有天线(8)，所述天线(8)在由周缘(10)界定的天线区延伸，所述天线(8)包括至少一个内匝绕组及至少一个外匝绕组，除在从所述周缘(10)朝向所述天线区的中心带(15)转向或在所述天线区的中心带(15)中的至少一个第一连接段(16)上方之外，所述外匝绕组沿所述周缘(10)布设，
其特征在于，所述天线(8)的所述外匝绕组包括从所述周缘(10)朝向所述天线区的中心带(15)转向的至少一个第二连接段(18)。
2.根据权利要求1所述的电路，其中每个连接段(16、18)直接电连接于连接片(13、17)。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其中所述内匝绕组包括两个内部部分，所述内部部分中的每一个在所述天线区的所述中心带(15)延伸，在所述第一连接段(16)与所述第二连接段(18)之间穿过，并且直接电连接于至少一个连接片(19)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电路，其中所述第一连接段(16)及所述第二连接段(18)中的每一个分别位于垂直于所述天线区的平面的一侧，所述平面穿过所述天线区的中心。
5.根据权利要求4所述的电路，其中所述天线(8)关于所述平面基本对称。
6.根据权利要求5所述的电路，其中所述周缘(10)具有总体矩形的形状，并且所述平面穿过所述矩形形状的两条相对边的中间，所述第一连接段及所述第二连接段(16、18)各自从所述周缘(10)的、位于所述矩形形状的另外两条边(12)中的每一条边的中间的一段处分别转向。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电路，包括位于所述正主面(6)上的另一导电层中设置的多个接触片(5)，至少一个所述接触片(5)具有与所述天线区相对的至少一个切口(21)。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的电路，包括在敷设于所述正主面(6)上的另一导电层中设定的接触片(5)，所述接触片(5)中的至少一个连接于穿过所述绝缘层的键合孔(20)。
9.根据权利要求8所述的电路，其中所述键合孔(20)在所述背主面(7)上没有围绕所述键合孔的导电环。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电路，其中所述天线绕组形成至少两个支承区，芯片(100)可以被跨置于所述至少两个支承区，所述两个支承区位于所述连接段(16、18)之间。
11.用于智能卡的芯片模块，包括根据前述权利要求中任一项所述的电路(3)及芯片(100)，所述芯片(100)连接于连接片(13、17)及连接片(14、19)，所述连接片(13、17)直接连接于所述第一连接段与所述第二连接段(16、18)中的一个，所述连接片(14、19)直接连接于所述内匝绕组。
12.根据权利要求11所述的芯片模块的制造方法，包括将所述芯片(100)连接于所述天线(8)的步骤，并且其中，取决于所述芯片规格，所述芯片(100)连接于与所述第一连接段(16)直接连接的连接片，或者连接于与所述第二连接段(18)连接直接的连接片。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其中，取决于所述芯片规格，所述芯片(100)连接于与所述内匝绕组直接连接的连接片(14、19)，或者连接于与所述内匝绕组直接连接的另一连接片。
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