ES2208668T3 - Procedimiento de fabricacion de una tarjeta hibrida. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de una tarjeta hibrida.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UNA TARJETA SIN CONTACTO (1) ASI COMO UN PROCESO DE FABRICACION DE TAL TARJETA QUE LLEVA UN CUERPO DE TARJETA (2), UN MODULO ELECTRONICO (7) QUE COMPRENDE UN MICROCHIP DE CIRCUITO INTEGRADO (8) Y DOS ZONA DE CONTACTO (12) Y UNA ANTENA (5) CONECTADA A LAS ZONAS DE CONTACTO ( 12) DE DICHO MODULO (7) MEDIANTE DOS BORNES DE CONTACTO (15), CARACTERIZADOS EN QUE LA TARJETA COMPRENDE ADEMAS BLOQUES DE CONTACTO (10) CONECTADOS A DICHO MICROCHIP (8) PARA UN FUNCIONAMIENTO POR CONTACTOS Y EN QUE EL PROCESO COMPRENDE UNA ETAPA SEGUN LA CUAL SE DISPONE EN EL CUERPO DE TARJETA (2) UNA CAVIDAD (17) QUE DEJA APARECER DICHOS BORNES DE CONTACTO (15) DE LA ANTENA (5) Y UNA ETAPA SEGUN LA CUAL SE LLEVA EL MODULO ELECTRONICO (7) A UNA CAVIDAD (17) DEL CUERPO DE TARJETA (2). LA INVENCION SE APLICA, EN PARTICULAR, A LA FABRICACION DE TARJETAS HIBRIDAS, POR EJEMPLO, A OPERACIONES DE TIPO TELEBILETICA.
Description
Procedimiento de fabricación de una tarjeta
híbrida.
El invento concierne un procedimiento de
fabricación de una tarjeta híbrida que comprende un cuerpo de
tarjeta, un módulo electrónico, y conectada al módulo, una antena.
Dichas tarjetas están destinadas a realizar operaciones, tales como
de débito en vehículos de transporte público, y principalmente en
el metro, bancarias, telefónicas, o de identificación. Estas
operaciones se efectúan gracias a un acoplamiento electromagnético
a distancia.
El cuerpo de la tarjeta está constituido de una
ensambladura de hojas termoplásticas, y de un módulo electrónico
que comprende un chip de circuito integrado. Una antena del tipo
bobina de inductancia está conectada al chip.
La realización de tarjetas sin contacto por
colaminación, consiste en colocar, entre los dos platos de una
prensa, un apilado de hojas termoplásticas, en medio del cual se
coloca el módulo electrónico sin contacto ya conectado a una antena
que rodea al módulo. Seguidamente, se efectúa la soldadura de las
diferentes hojas aplicando presión y temperatura.
Debido a las diferencias de coeficiente de
dilatación entre los materiales utilizados, la acción combinada de
la presión y de la temperatura provoca una deformación residual en
la superficie de la tarjeta y en frente del módulo electrónico. Se
crean zonas de resistencia diferencial a los choques y a las
torsiones. La tarjeta que se obtiene no es estética, al menos de
aumentar el espesor de la tarjeta, lo que no permite,
frecuentemente alcanzar el espesor de 0,76 mm citado anteriormente.
El rendimiento de dichos procedimientos es bajo. Además, como las
tarjetas rechazadas ya contienen el módulo electrónico y la bobina,
estos procedimientos resultan particularmente costosos. En otros
procedimientos de realización de tarjeta sin contacto: se deposita
un marco rectangular sobre una hoja termoplástica inferior, se
deposita un módulo electrónico, ya conectado a una antena, en el
interior de una cavidad formada por el marco y la hoja interior, y
seguidamente se vierte una resina termoendurecible en dicha
cavidad, antes de recubrir ésta última con una hoja termoplástica
superior.
Las tarjetas realizadas de este modo presentan,
en el corte, una banda sinusoidal inestética. Además, el
posicionamiento del módulo en el interior de la tarjeta sólo es
aproximativo, por lo tanto resulta particularmente difícil añadir
una interfaz de contacto a las tarjetas realizadas mediante dichos
procedimientos.
El documento
DE-A-4105869 Schneider describe una
tarjeta híbrida que comprende un cuerpo, un módulo con un chip, y
varios campos de contacto, así como una antena conectada a los
campos de contacto del módulo por mediación de dos bornes de
contacto. El módulo comprende además resaltos de contacto para un
funcionamiento por contacto.
El documento
WO-A-8808592 SoundCraff describe la
fabricación de una tarjeta sin contacto, en la que se reserva en
una capa del cuerpo, una cavidad, en el interior de la cual un
módulo fijado a la antena está colocado sobre la capa del cuerpo. A
continuación, esta capa de módulo y antena se colamina.
El documento
WO-A-9320537 Pikopak describe la
conexión de una antena a un módulo, gracias a un racor denominado
"socket", y seguidamente un sobremoldeado después de
encapsulación por colaminado entre dos hojas de plástico.
El documento
EP-A-0570062 Nedap describe un
cuerpo que tiene, según su espesor, tres capas que comprenden
escotaduras y que permiten después de la ensambladura de dichas
capas, la formación de una cavidad de introducción de un módulo. La
cavidad permite igualmente enrollar un hilo de antena.
El documento
FR-A-2659767 Nsi describe una
tarjeta que comprende dos bornes de conexión a los que se conecta
un chip mediante hilos.
El documento
WO-A-8702806 Artacho describe un
chip que está alojado en una abertura de un cuerpo de tarjeta.
El invento tiene como objetivo proponer un
procedimiento de fabricación de tarjetas híbridas que compensan
los inconvenientes anunciados anteriormente, y que permite, en
particular, obtener fácilmente tarjetas estéticas de pequeño
espesor, con un buen rendimiento, a un bajo coste, y minimizando
la imprecisión del traspaso del módulo electrónico en el cuerpo de
la tarjeta.
Para este fin, el invento se describe en las
reivindicaciones.
La descripción que damos a continuación y que no
presenta ningún carácter limitativo, permitirá comprender mejor la
manera como puede ponerse en práctica el invento.
Deberá leerse en frente de los dibujos en anexo,
en los que:
- la figura 1 muestra, en corte transversal, una
tarjeta sin contacto híbrida según el invento, obtenida según el
procedimiento del invento;
- la figura 2 ilustra, en vista desde arriba, una
etapa del procedimiento del invento en el que se coloca una antena
sobre una hoja termoplástica del cuerpo de tarjeta de una tarjeta
según el invento;
- la figura 3 ilustra, en corte transversal, la
etapa citada anteriormente, así como la antena colocada sobre una
hoja termoplástica del cuerpo de tarjeta del invento;
- la figura 4 ilustra, en vista desde arriba, una
etapa del procedimiento del invento en la que se coloca una capa
termoplástica sobre un conjunto hoja
termoplástica-antena, según un primer modo de
realización de una tarjeta del invento;
- la figura 5 ilustra la etapa citada
anteriormente, en corte transversal, así como una etapa de traspaso
del módulo en una cavidad de una tarjeta sin contacto híbrido del
invento;
- la figura 6 ilustra, en vista desde arriba, una
etapa del procedimiento del invento en el que se deposita una capa
termoplástica de un conjunto hoja
termoplástica-antena, según un segundo modo de
realización de una tarjeta híbrida del invento;
- la figura 7 ilustra la etapa citada
anteriormente, en corte transversal, así como una etapa del
traspaso del módulo en la cavidad de una tarjeta híbrida según el
invento;
- la figura 8 representa, en vista desde arriba,
un micromódulo de una tarjeta híbrida según el invento; y
- la figura 9 representa una capa transversal
según A-A del micromódulo de una tarjeta híbrida
según el invento representado en la figura 8.
La figura 1 muestra, en corte transversal, una
tarjeta sin contacto híbrido obtenida según el procedimiento del
invento. Esta tarjeta lleva la referencia 1 en su conjunto. Dicha
tarjeta 1 posee la facultad de funcionar según dos modalidades: sin
contacto y con contactos:
Estas tarjetas híbridas están destinadas, por
ejemplo, a operaciones de tipo telebillética, en las que se cargan
en cuenta a distancia un cierto número de unidades cuando pasan
cerca de un borne (funcionamiento sin contacto) y en las que se
recargan en un distribuidor compatible con las tarjetas de
contactos estándares (funcionamiento por contactos).
Las tarjetas sin contacto híbridas comprenden,
así pues, una interfaz de contactos que comprende, por ejemplo,
resaltos superficiales que forman metalizaciones. Estos resaltos
están conectados al chip, con vistas a la realización de operaciones
por contactos o sin contacto.
En la presente descripción, se llamará tarjeta
sin contacto, a una tarjeta que tiene un funcionamiento
exclusivamente sin contacto, o bien a una tarjeta que tiene un
funcionamiento híbrido.
Una tarjeta 1 comprende un cuerpo de tarjeta 2
compuesto de una hoja termoplástica inferior 3, y de una capa
termoplástica superior 4. Ésta comprende, además, una antena 5,
colocada por encima de la hoja 3. Esta antena 5 está sumergida
eventualmente en una capa de cola 6 representada en trazos
realizados en la figura 1.
La tarjeta 1 comprende además un módulo
electrónico híbrido 7, situado en la capa 4, por encima de la
antena 5.
Este módulo electrónico 7 se describe, en
particular, en frente de las figuras 8 y 9. Comprende un chip de
circuitos integrados 8 conectado eléctricamente, por mediación de
los hilos conductores de conexión 9, directamente a un conjunto de
resaltos metálicos 10 y 11 constituidos, por ejemplo, de cobre, y
que forman metalizaciones. Los resaltos 10 y 11, en un ejemplo en
número de ocho, están situados por encima del chip 8 y llegan a
nivel de la superficie de la tarjeta 1. Están colocados en la
tarjeta 1 de manera a respetar la norma ISO 7816 que define el
posicionamiento de los contactos de una tarjeta con chip. Están
pegados entre sí, en su cara inferior, con un dieléctrico 20 que
puede ser vidrio/epóxido, poliéster, poliamida o cualquier otro
film polímero adaptado. El chip 8 está pegado en una ventana 21
central ubicada en la dieléctrica 20. La conexión de los resaltos
10,11 al chip 8 se efectúa, por los hilos 9, a través de pozos 22
ubicados en la dieléctrica 20.
Por otra parte, se realizan dos aberturas 23 en
la dieléctrica 20, que está situada por debajo de los resaltos 11.
Cada abertura 23 permite realizar una conexión de un campo de
contacto 12, de uno de dichos resaltos 11, con un borne de contacto
15 de la antena 5. En el caso de las figuras 7 y 8, los campos de
contacto 12 de los resaltos 11 están formados por sus caras
inferiores. Cuando no es el caso, los resaltos 11 están conectados,
por ejemplo, a dos campos de contacto metálico inferiores 12 del
módulo 7 mediante hilos conductores no representados, o bien, por
una banda conductora que estaría colocada verticalmente en caras
laterales 13 del módulo 7, plegada en sus extremos, con objeto de
conectar de manera eficaz los resaltos 11 y los campos 12 (figuras
5 y 7). Los campos de contacto 12 del módulo 7 están en contacto
eléctrico con los dos bornes de contacto 15 de la antena 5. Este
contacto puede ser directo, realizado por mediación de una resina
conductora, o por cualquier otro medio conductor y, principalmente,
por una lengüeta metálica con efecto de muelle 24.
Por otra parte, el módulo 7 comprende una resina
de protección 14, en la que se han fijado diferentes elementos
citados anteriormente, principalmente el chip 8 y los hilos de
conexión 9.
Con el fin de realizar esta tarjeta, el
procedimiento del invento propone colocar previamente la antena 5
en la hoja termoplástica 3, con objeto de formar un conjunto 16;
hoja termoplástica-antena. Esta primera etapa se
ilustra en las figuras 2 y 3.
La antena 5 está formada de una dieléctrica
metalizada o contrapegada con metal, de una hoja de metal, o de una
bobina de hilo. Puede realizarse por diferentes métodos, y
principal y respectivamente al grabarse químicamente, por
estampado, o por embobinado de un hilo. Puede realizarse por el
depósito de un promotor de adherencia sobre la hoja termoplástica 3
por serigrafía, y seguidamente metalización por depósito químico.
En la figura 2, la antena 5 está colocada en una cara de la hoja 3
en forma de una espiral 5 con tres espiras, de los cuales dos
extremos, es decir los bornes de contacto 15, están localizados en
frente y cerca uno de otro, uno en el interior y otro en el
exterior de dicha espiral. La antena 5 puede tener una
configuración geométrica cualesquiera. El número de espiras se da
solamente a título indicativo. Además, la hoja puede estar
metalizada doble cara, y en ese caso, puede tener espiras en la
otra cara. Para esta realización, se establece según la técnica de
los circuitos impresos de doble cara, los orificios metalizados de
paso de una a otra cara. Entonces se suprime la obligación de tener
que pasar siempre las espiras entre los bornes de contacto 15. En
vez de tener circuitos de doble cara, se puede, mediante varias
operaciones sucesivas de serigrafía, definir espiras multicapas.
Por otra parte, en el caso en que la antena 5 fuese una antena
hiperfrecuencias, su configuración puede ser rectangular a dos
caras. En este caso, la antena hiperfrecuencias comprende una banda
de cobre en su cara superior. Además, un orificio metálico une
eléctricamente la cara inferior a la cara superior. Un extremo de
la banda de cobre, así como el orificio metalizado pueden, en este
ejemplo de antena hiperfrecuencias, constituir los bornes de
contacto 15. Cualquiera que sea su configuración geométrica, la
antena 5 debe poder realizarse en el espesor de la tarjeta 1. Ésta
aúna, por su contorno exterior, prácticamente y de preferencia, los
contornos exteriores, de la hoja 3. Su alcance y capacidades de
recepción, que dependen de la superficie de flujo magnético que
ella cubre, serán por consiguiente máximos. Esta es la razón por la
que la espiral 5 es rectangular como la tarjeta 1.
La hoja termoplástica 3 tiene sensiblemente la
longitud y anchura de la tarjeta que se desea obtener. En efecto
ésta será ligeramente más pequeña, de manera a que se pueda colocar
en un molde que tiene un cierto juego lateral. Su espesor es
mínimo: es del orden de 180 micrómetros para una tarjeta estándar
que corresponde a la norma ISO 7810. Esta hoja 3 está compuesta, por
ejemplo, de PVC (cloruro de polivinilio), de PC (policarbonato), de
ABS (acrilonitrilobutadieno-estireno), de PRT
(polietileno), de PETG (teref-talato de polietileno
glicol), de PVDF (polifluoruro de viniledeno) o de cualquier otro
film termoplástico de propiedades equivalentes.
La antena 5, colocada sobre la hoja de
termoplástico 3, puede fijarse por encolado.
La antena 5 puede ventajosamente recubrirse y
sumergirse en la cola termoactivable con referencia 6 en la figura
3. De este modo, la fijación de la antena 5 en la hoja 3 resulta
mejorada. En este caso, los bornes de contacto 11 de la antena 5 no
estarán recubiertos, lo que permitirá conectarlos con el módulo 7.
En un cierto número de casos, esta enducción no será necesaria, la
adherencia se obtiene entonces, por ejemplo, mediante el
reblandecimiento de la materia termoplástica que aparece a las
temperaturas de aplicación del invento considerado.
Según otra etapa del procedimiento del invento
ilustrado en las figuras 4 a 7, se recubre el conjunto hoja
termoplástica-antena 16, con excepción de los bornes
de contacto 15, de la capa termoplástica 4.
Esta etapa se realiza ventajosamente por
sobremoldeado. En lo que se refiere a la materia utilizada, con
vistas a la fabricación de la capa 4, se utilizará de buen grado
ABS, un PC, ABS/PC, PET o una poliamida. El molde utilizado
comprende entonces ventajosamente un dispositivo que permite adherir
el conjunto 16, de manera a que, durante la inyección del
termoplástico destinado a formar la capa 4, la hoja 3 permanezca
perfectamente en posición, pegada contra una de las caras del
molde. Este dispositivo está formado, por ejemplo, por una bomba de
aspiración unida a pequeños orificios perforados directamente a la
cara del molde mencionado anteriormente.
Por otra parte, el molde utilizado comprende uno
o varios núcleos que cubren los bornes de contacto 15 de la antena
5 y que reservan el sitio del módulo 7. De esta manera, se forma
una cavidad 17 (figuras 4 a 7) cuyas dimensiones se asemejan a las
dimensiones del módulo 7. Este núcleo ejerce una presión
suficientemente fuerte contra los bornes de contacto 15, éstos no
estarán recubiertos por la capa 4 y aparecerán naturalmente en el
fondo de la cavidad 17. Según la conformación del núcleo utilizado,
la cavidad 17 puede adoptar un relieve cualesquiera. Las figuras 4
y 6 presentan dos tipos de cavidades, de sección rectangular,
particularmente adaptadas a recibir módulos paralelepipédicos. No
obstante, estas cavidades 17, presentes en las figuras 4 y 6,
tienen un corte diferente. En efecto, la cavidad 17 que se presenta
en la figura 5 tiene un corte paralelepipédico de fondo plano,
mientras que la cavidad 17 presentada en la figura 7 muestra
salientes que definen un plano 18, atravesado por dos aberturas
verticales 19 de sección oblonga que desembocan en los bornes de
contacto 15.
Todavía según otra etapa del procedimiento del
invento, se lleva el módulo electrónico 7 a la cavidad 17 del
cuerpo de tarjeta 2. Esta etapa se ilustra en las figuras 5 y 7.
Cabe mencionar, no obstante, que en el caso de la realización de una
tarjeta sin contacto mixto, el posicionamiento de la interfaz de
contactos conectados al módulo sin contacto resulta particularmente
delicada de aplicar. En efecto, el módulo sin contacto no se
transporta, frecuentemente, al cuerpo de la tarjeta con suficiente
precisión para permitir una conexión conveniente y automatizada de
la interfaz de contacto.
Evidentemente, el invento no se limita al
traspaso de un módulo electrónico ya completo en la cavidad 17. Por
ejemplo, se puede proceder diferentemente, llevando a la cavidad
17, el chip 8 no revestido. Los dos campos de contacto 12 se
conectarán entonces a los bornes de contacto 15 de la antena 5
antes del traspaso del chip 8. Las conexiones a los contactos 10 y
11, traspasadas en último lugar, se efectuarán después del traspaso
del chip 8, con objeto de que los extremos de los hilos conductores
estén listos para recibir las metalizaciones.
En la figura 5, el módulo 7 es paralelepipédico.
La cavidad 17, que le es complementaria, comprende en el fondo, en
lados opuestos, los campos de contacto 12. Durante el traspaso del
módulo 7 en la cavidad 17, los dos campos de contacto 12 del módulo
7, se ponen directamente en contacto con los bornes de contacto 15
de la antena 5. El módulo 7 está fijado en el fondo de la cavidad
17, por ejemplo, por una cola de cianoacrilato, o una cola
teromoactivable, o un adhesivo en frío, y en el lugar de las
conexiones, por ejemplo, mediante unas gotas de cola conductora a
base de epóxido, o de un acrilato cargado de plata por ejemplo.
En la figura 7, los campos de contacto 12 del
módulo 7 están colocados en la parte superior de este módulo, cerca
de las metalizaciones. Las caras laterales verticales 13 están
reducidas con respecto a la altura del módulo 7. En un ejemplo, los
campos de contacto están constituidos por el revés de la rejilla de
metalización que conduce a la realización de las conexiones
metálicas. Durante el traspaso del módulo 7 a la cavidad 17, los
campos de contacto 12 del módulo 7 vendrán a reposar sobre el plano
18. Con el fin de garantizar un enlace eléctrico, o una conexión
entre esos campos 12 y los bornes 15, se introducen los medios
conductores 24 en las aberturas 19. De este modo, las aberturas 19
están llenas de un polímero conductor, tal como una pasta de
soldadura, o una cola conductora. También se pueden poner en las
aberturas 19, lengüetas o muelles metálicos. El módulo 7 se fijará
en la cavidad 17 con una cola a base de, por ejemplo,
cianoacrilato, o bien mediante un adhesivo en frío o
termoactivable.
Claims (8)
1. Procedimiento de fabricación de una tarjeta
híbrida (1) que comprende un cuerpo de tarjeta (2), un módulo
electrónico (7), que comprende un chip de circuito integrado (8) y
dos campos de contacto (12), y una antena (5) unida a los campos de
contacto (12) de dicho módulo (7) por mediación de dos bornes de
contacto (15), caracterizado porque comprende una etapa
según la cual se sobremoldea una capa (4) del cuerpo de tarjeta (2)
en la antena (5) y se mezcla, en dicha capa (4), una cavidad (17)
que deja aparecer dichos bornes de contacto (15) de la antena (5),
seguida de una etapa según la cual se traspasa el módulo
electrónico (7) a la cavidad (17) del cuerpo de la tarjeta (2).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque se coloca previamente la antena (5) en
una hoja termoplástica (3) del cuerpo de tarjeta (2) de manera a
formar un conjunto (16); hoja
termoplástica-antena.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque la antena está colocada en la hoja
termoplástica (3) en forma de una espiral cuyos extremos, es decir
los bornes de contacto (15), están localizados en frente uno de
otro, uno en el interior y otro en el exterior de dicha
espiral.
4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3,
caracterizado porque la antena (5) colocada en la hoja
termoplástica (3) está fijada en dicha hoja (3) por encolado.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado porque la antena (5)
está colocada en la hoja termoplástica (3) por el depósito de un
promotor de adherencia en dicha hoja termoplástica (3) por
serigrafía, y seguidamente metalización por depósito químico.
6. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se recubre
la antena (5), con excepción de estos bornes de contacto (15), con
una cola termoactivable (6).
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la capa
(4) está sobremoldeada en el conjunto (16) hoja
termoplástica-antena por moldeado, utilizando un
molde que comprende un núcleo que recubre los bornes de contacto
(15) de la antena (5).
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se forma
la cavidad (17) con un plano (18) perforado de aberturas (19), en
el fondo de las cuales aparecen los bornes de contacto (15) de la
antena (5).
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