CN1427982B - 智能卡 - Google Patents

Abstract

所提出的为一种具有载物体的智能卡，载物体中能够嵌入至少一个系统元件，每个系统元件中有多个电气元件，并将电气功能联合起来以用于智能卡本身的操作。在这里，系统元件触头大约与智能卡的卡片体的顶部平齐。从智能卡的顶部至少能够连接其中一个电气元件。

Description

智能卡

技术领域

本发明涉及在平面载物体，比如智能卡中，嵌入由多个电气上相连元件所组成的系统。

背景技术

现有技术揭示每种智能卡中都有一个用于防止不同元件的凹槽，这里，元件可以是芯片模块、显示器件或者输入器件，它们被插入到所述凹槽。凹槽中含有触头，它们满足插入到凹槽中各种元件触头的要求。不同凹槽的触头以及元件能够通过卡片体中的导电轨迹相互连接。

卡片本身通常有多个层，层与层之间迭压在一起。这种情形下，可以通过镀敷和结构安排将导电轨迹设计在底层。这样一来，电气元件可连接到底层(比如通过粘结或者焊接方式)，并与导电轨迹电气连接。然后，至少有另一个中间层，在电气元件位置处带有凹槽，它与底层接触，并可通过粘结或者层压保持固定连接。顶层是个全覆盖层，比如说不可带有凹槽，它与中间层接触。这样的装置在EP 0 706 152 B1中有示例说明。

这种智能卡的不利因素是它需要复杂的生产方法以及相应较高的成本和较高的耐用要求。而且，对智能卡的功能测试只有当所有电气元件在卡片中安装好以后才能进行。如果有一个电气元件损坏，则原本完工的智能卡要被废弃，从而增加了规定的生产成本。

EP 0 481 776 A2显示了一种非接触式智能卡，其中导电轨迹和所有电气元件(芯片、电阻、电容、电池和天线)安装在一个TAB载物体中。在实际电气功能测试之后，用一种灌注胶把TAB载物体和电气元件封装起来。将封装包围的模块插入到载物体上的一个凹槽，并实现电气连接。最后，对模块再加一层覆盖物。但是，在EP 0 481 776 A2中描述的智能卡及其生产方法不适合于接触式智能卡或混合型智能卡，因为元件位于智能卡内部。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能卡，它适用于接触式操作或混合操作，并具有较简单的结构和简化的生产方法，以实现低成本制造。

这个目标可通过以下技术方案的特征得到描述。

本发明建议一种不与终端相互作用而能够操作的智能卡，它具有一个载物体，在所述载物体中能够嵌入至少一个系统元件，每个系统元件具有多个电气元件，该系统元件将电气元件的电气功能联合起来，用于所述智能卡的操作，其特征在于，系统元件触头大约与载物体的顶部平齐，并且/或者至少从顶部可以连接到一个电气元件。

本发明因此提供了一种系统元件插入到智能卡中，该系统元件与智能卡载物体没有电气连接.这可通过将不同的电气元件集成为系统元件，并且相互之间进行电气连接以形成一个系统而实现.在这种情形下，系统元件在体积上不可避免地比单个元件要大些.也就是说，这意味着它不是将单个元件插入到智能卡中，并通过卡片体中的导电轨迹将它们电气连接，而是组成一个系统元件，它在插入到智能卡之前就连接成一个整体，并能够对其功能进行电气检测.

在这里所说的电气元件是指带有外部触头的芯片模块、天线线圈、显示器件、输入器件、储能部件或转换器、感应器(例如指纹感应器)等等。

整个电气系统，包括所有实现预期功能的必要元件，在系统元件被嵌入到智能卡载物体之前，能够因此而被方便地进行电气功能检测，或者还可被设置电气属性。在单个元件被损坏时，只要废弃系统元件。因为在功能测试通过以前，不会对载物体进行机械连接，所以载物体不会被废弃。这有可能降低规定的智能卡生产成本。

因为系统元件与载物体之间的机械连接是由不同的公司所实现，所以在嵌入到载物体之前对整个电气系统进行测试至关重要。

载物体与系统元件之间的机械连接，比如可通过粘结或者层压得以实现。

在系统元件中最好将必须要进行操作或者可见的单个元件安排在系统元件表面相同的高度——在许可高度容差范围内。系统元件的表面触头与卡片体表面最好在相同高度——同样在许可高度容差范围内。相应地，在嵌入到系统元件中去之前，有必要至少为一些电气元件提供外罩或者基座。

系统元件的触头大约与卡片体顶部平齐(在许可容差以内)，根据这一实际，不需要再加一层覆盖物。因此可以省略一个生产步骤。省略覆盖物还有另一目的，比如，芯片模块、输入器件、能量转换器，如太阳能电池可以放置在顶部。

本发明还包括基于上述技术方案的其它优点。

为了尽可能使智能卡构造简单，载物体中至少要有一个凹槽，以嵌入系统元件。在这种情形下，凹槽的尺寸与系统元件的尺寸要相适。

理想情况下，只有单个的系统元件被嵌入到智能卡中，该系统元件的电气元件可被相互连接。如果是单个电气元件，则电气连接没有必要，后者也可以安置在多个系统元件中，并被嵌入到各个载物体的凹槽中去。在这种情形下，对每个系统元件只提供一个凹槽，但也有可能将多个系统元件插入到相应所形成的凹槽中去，系统元件要相邻放置。

在每个卡的载物体中至少要设计一个凹槽。凹槽可被打磨。

作为选择，载物体中可以含有一个基层，其中至少有一个系统元件，且至少有另一个层，其中在系统元件的电气元件位置处有一个剪切部位。基层与其他层之间的连接可以用已知的方式实现，比如粘结、层压等等。

在改进方法中，如果电气元件之间相邻放置，即没有间距，那么其他层就可形成一个外围框架。

在另外的改进方法中，如果系统元件的电气元件相互之间以一定的间距放置，则它们之间有一个间隙，该间隙用某种材料填充。间隙填充材料最好为与基层和其他层相同的材料。在这种情形下，间隙填充材料可以是其他层的一部分，从而其他层在电气元件位置处有凹槽。

系统元件的电气元件最好安置在具有导电轨迹的基板上。导电轨迹既可以作为基板上电气元件的电气连接，也可作为用于无线数据交换的天线线圈。

相比传统的智能卡，在应用或者定位基板上的导电轨迹的时候，有可能提高精度，因为有可能利用定制印刷电路板生产的工具。因此，印刷电路板，尤其是具有柔韧性的印刷电路板，比如包含有FR4，最好被用作系统元件的基板。

对导电轨迹需要极为精确地层压过程，通常具体表现为镶嵌过程，此条件在智能卡生产现有技术中是不可少的，但在智能卡的载物体生产中并不再需要。因此，系统元件中可以有更多的触头或者更小的接触面积。

定制印刷电路板的自动布线机能够用于系统元件的布线。这些机器能够以可接受的成本进行高度优化操作。

在进一步改进中，基板本身可以有一个或多个凹槽，用于安放半导体芯片等。这个改进使得有可能在电气元件过高时，满足智能卡顶部为一平面的要求。

附图说明

本发明及其优点可参照以下插图更详细地说明，其中：

图1到4显示智能卡载物体不同的配置，以及在一个示意图中的各个系统元件。

图5显示根据本发明，应用于智能卡中的示例基板的平面视图，且

图6显示现有技术中卡片体布局和智能卡的单个元件。

图1到4显示本发明的不同配置，插图中的横截面显示没有按照实际尺寸。

具体实施方式

按照图1、2和3，卡片体1中包含有一个或多个层，并有一个凹槽2。凹槽2不需要任何电气触头，用于安放系统元件5。系统元件5在基板6中有不同的元件3，所述元件的示例可以是带有接触面积用于与外部触头连接的芯片模块、显示器件、输入器件、用于非接触式数据传输的天线线圈和/或其他元件，后者没有在插图中具体绘出。在系统元件5中所列出的元件能够(但不需要)通过在基板6上的导电轨迹4进行电气互连。基板6最好是印刷电路板形式的载物体，比如包含有FR4的有韧性的印刷电路板。

如果在不同的电气元件3中有间距，如图1和3所显示，那么所述间距被间隙填充物10填充。后者最好采用与载物体相同的材料。间隙填充物10能够与电气元件3同时应用于基板6(图1)，它也能够在电气元件之后应用于基板6(图3)。无论如何，间隙填充物10终端的顶部8与电气元件3的顶部9大约平齐(在许可容差之内)。

在图1到3中，电气元件3总是位于基板6的边缘区域。但是，此实施例只表示多种可能之一。在很大程度上，电气元件也可以放置在基板6的内部区域，从而在基板上出现一个空余的、填满的或部分填满的周边。在这种情形下，间隙填充物10也能够形成一个与基板6尺寸大小相适的层，然后在电气元件3的位置包含有凹槽。

图2显示一个可供选择的实施例，在其中电气元件直接相邻，因此没有间距。在这种情形下，基板6与电气元件3的总尺寸相匹配。电气元件3在基板6中相邻放置，同样在高度上也相互匹配。因此有必要使电气元件3全部包含在一个外罩中，比如包含灌注胶，目的是补偿高度差异。

在所有显示的变化图中，有可能基板在电气元件3的位置处具有凹槽(在图1到4中不可见)，在凹槽中，可以放置半导体芯片或者没有外罩。

带有电气元件3的基板的最大高度不能过大约700μm，目的是不超过智能卡中的标准高度800μm。

在实际的电气功能检测之后，系统元件5被安置在卡片体的凹槽2，并被机械固定连接.可采用层压、粘结或者任何其他合适的连接技术来实现.

有可能将电气元件组合起来形成功能单元，并将它们作为一个系统元件。最终，需要电气连接的元件可在系统元件中实现，有可能为卡片体配备多个系统元件。多个系统元件能够引入到卡片体的单个凹槽2，或者总被定位于专用的凹槽中。但还有可能，用组合的元件形成一个功能单元，以在装配到卡片体之前进行电气功能检测。

与在图1到3中所显示的示意图不同，智能卡的载物体不需要凹槽。根据图4中的实施例，载物体可以有一个平面基层11。系统元件5然后能够与卡片体面积的大小尺寸相匹配，并与之连接，与边缘平齐。如果像图4所显示，系统元件的边缘尺寸比基层11中的要小，那么保持空余的边缘会被一个或多个其他层12填充，其中带有用于系统元件的剪切部位。这对基层11上的系统元件又进一步固定。这种多层结构已经存在于现有技术中——除了将高度合适的系统元件用于表面的边缘。本发明的优点是电气功能检测能够先于系统元件5与基层11的连接而进行。

其他层12可作为外围设备层，而电气元件3之间的间隔由间隙填充物12所包围。

如图1到4右边所示，机械连接完成之后，系统元件和载物体1的正面7相互平齐(在许可容差范围之内)。从而有可能省略在其他层12上的覆盖层。

图5显示基板6的示例配置的平面视图，基板用于安放已知芯片模块和显示器件。基板6有两个区域6a、6b，区域6a用于安放芯片模块并与其尺寸相匹配。区域6b用于安放显示器件并与之进行电气连接。此区域能够(但不必须)与显示器件的尺寸相匹配。在本发明示例中，基板6经过配置，其中的两个电气元件直接相邻。

区域6a具有一个凹槽，用来安放芯片模块的半导体芯片。在本实施例中，假定显示器件也具有一个半导体芯片，它也延申到区域6b的凹槽17。

各个区域6a、6b分别配备有接触垫片13和14，它们相互之间通过导电轨迹15保持电气连接。接触垫片13、14相互连通，相应分别形成芯片模块和显示器件的电气触头。通过这种方式，芯片模块和显示器件或者各个半导体芯片相互之间被电气连接。接触垫片13和14之间的电气连接能够以一种已知的方式实现，比如通过焊球、导电粘合剂或类似方式。

从图5容易看出，基板6不一定必须是长方形，而是各基板要与放入其中的电气元件的尺寸大小相匹配。

图6显示现有技术中已知的装置，其中载物体1具有多个剪切部位。每个剪切部位安放一个电气元件，它们都连接到凹槽中的触头。通过在卡片体1中的导电轨迹4，在元件3之间产生电气连接。

卡片体1通常包括多个层，逐层叠加起来，导电轨迹4在底部平面层。只有在采用导电轨迹4以后，带有凹槽的一个或多个其他层才能安置在平面层上。然后，在凹槽中引入电气元件，并使其连接到导电轨迹4。

习惯上仍然是首先将电气元件3安放在底层，并产生电气连接，然后在底层上设置带有凹槽的其他层，凹槽的位置处于底层中电气元件所在的位置。

只有到这一步才可以进行电气功能检测。如果出现损坏的元件，则整个智能卡必须被舍弃。而且，在图6还没有显示必不可少的覆盖层，它用来实现智能卡的平面。

Claims (10)

1.一种智能卡，具有一个载物体(1)，在该载物体中能够嵌入至少一个系统元件(5)，该系统元件将所述智能卡的操作本身的电气功能联合起来，并且各系统元件具有多个电气元件(3)，其中所述电气元件(3)的至少其中之一是从所述智能卡的顶部(7)可连接的，

其中，

-所述从顶部(7)可连接的电气元件(3)在其高度上是相互匹配的，使得所述元件的触头大约与所述系统元件(5)的顶部平齐，

-并且所述系统元件(5)顶部的触头大约与所述载物体(1)的顶部平齐的方式。

2.根据权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述载物体(1)至少有一个凹槽(2)，在所述凹槽中能够嵌入所述系统元件(5)。

3.根据权利要求2所述的智能卡，其特征在于，所述具有多个电气元件(3)的系统元件(5)能够嵌入到每个凹槽(2)中，所述系统元件(5)不直接与所述载物体电气接触。

4.根据权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述载物体(1)中包括一个基层(11)，其中至少有一个系统元件(5)，并且至少有一个带有剪切部位的其它层(12)，所述剪切部位位于所述系统元件(5)中的电气元件(3)所处位置。

5.根据权利要求1到4的其中任何一项所述的智能卡，其特征在于，所述系统元件(5)的电气元件(3)设置在具有导电轨迹(4)的基板(6)上。

6.根据权利要求5所述的智能卡，其特征在于，通过所述导电轨迹(4)，所述电气元件(3)根据需要相互之间进行电气连接。

7.根据权利要求1到6的其中任何一项所述的智能卡，其特征在于，所述电气元件(3)直接相邻放置。

8.根据权利要求1到6的其中任何一项所述的智能卡，其特征在于，所述电气元件(3)相互之间有一定间隔，并且所述间隔中用间隙填充物填充。

9.根据权利要求5到8的其中任何一项所述的智能卡，其特征在于，所述基板(6)具有凹槽(16、17)，用于安放部分所述电气元件(3)。

10.根据权利要求1到9的其中任何一项所述的智能卡，其特征在于，所述系统元件(5)中的至少一些电气元件(3)可用外罩围绕或者固定在一个基座上。

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