ES2330336T3

ES2330336T3 - Procedimiento de fabricacion de una antena de tarjeta con chip sobre un soporte termoplastico y tarjeta con chip asi obtenida.

Info

Publication number: ES2330336T3
Application number: ES04742381T
Authority: ES
Inventors: Pierre Benato
Original assignee: ASK SA
Current assignee: ASK SA
Priority date: 2003-03-28
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: EP1609117A2; FR2853115B1; TWI337423B; RU2005133201A; DE602004022031D1; AU2004225311A1; HK1091571A1; RU2337400C2; CA2520441A1; AU2011200175B2; US20060181478A1; WO2004088582A2; KR20060009823A; CN1768349B; ZA200507781B; FR2853115A1; IL170967A; EP1609117B1; MXPA05010211A; JP2006523395A

Abstract

Procedimiento de fabricación de una antena de tarjeta con chip contacto-sin contacto o sin contacto, comprendiendo la tarjeta un soporte (10 u 11) sobre el cual se realiza la antena, dos cuerpos de tarjeta a cada lado de dicho soporte, estando constituido cada uno de dichos cuerpos de tarjeta por lo menos por una capa de termoplástico, y un chip o un módulo conectado a la antena, caracterizado porque comprende las etapas siguientes: - una etapa de depósito de una capa de un material compuesto mayoritariamente por resina sobre una zona predeterminada (12 ó 13) en dicho soporte de antena, correspondiendo dicha zona a la huella de la antena o siendo ligeramente superior a ésta, - una etapa de fabricación de la antena que consiste en serigrafiar unas espiras (14 ó 15) y dos contactos de conexión (16, 18 ó 17, 19) de tinta conductora sobre dicha zona (12 ó 13) realizada previamente en dicho soporte y en someter dicho soporte a un tratamiento térmico con el fin de cocer dicha tinta.

Description

Procedimiento de fabricación de una antena de tarjeta con chip sobre un soporte termoplástico y tarjeta con chip así obtenida.

Campo técnico

La presente invención se refiere a los procedimientos de fabricación de antenas de tarjetas con chip híbridas contacto-sin contacto o de tarjetas con chip sin contacto y se refiere, en particular, a un procedimiento de fabricación de la antena de una tarjeta con chip sobre un soporte termoplástico y a la tarjeta con chip obtenida mediante dicho procedimiento.

Estado de la técnica

Las tarjetas con chip sin contacto o híbridas contacto-sin contacto están provistas principalmente de una antena incrustada en la tarjeta y de un módulo electrónico conectado a la antena. Estas tarjetas permiten el intercambio de informaciones con el exterior mediante el acoplamiento electromagnético a distancia, es decir, sin contacto, entre su antena y una segunda antena situada en el dispositivo de lectura asociado. Cuando se trata de una tarjeta híbrida, este intercambio puede realizarse asimismo mediante la transmisión eléctrica de datos entre los contactos que enrasan con el módulo electrónico de la tarjeta y los contactos de un cabezal de lectura de un dispositivo de lectura en el cual está insertada la tarjeta. Estas tarjetas se utilizan en la actualidad en numerosos sectores. Así, en el sector de los transportes, sirven de medio de acceso a la red de transporte. Es asimismo el caso para las tarjetas bancarias. Las tarjetas híbridas o sin contacto son utilizadas en todos los tipos de operaciones de débito/crédito de unidades de cuenta, siendo un ejemplo reciente el monedero electrónico. Numeras empresas han desarrollado asimismo unos medios de identificación de su personal mediante tarjetas con chip sin contacto.

El módulo electrónico insertado en la tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto o sin contacto sirve para elaborar, almacenar y tratar las informaciones. La conexión del módulo electrónico y de la antena es uno de los problemas principales de la realización de tarjetas con chip. En efecto, las dimensiones impuestas por las normas habituales de las tarjetas con chip hacen delicada su fabricación, y esto tanto más cuando se trata de insertar un módulo electrónico y una antena conectados entre ellos.

La realización de antenas mediante un procedimiento de serigrafía de tinta conductora ha permitido disminuir de forma considerable las restricciones de fabricación. En efecto, la serigrafía de varias antenas a la vez se realiza por uno o varios depósitos de tinta conductora, tal como plata, y hace que esta primera etapa de fabricación de las tarjetas con chip híbridas o sin contacto sea bastante más rápida y menos costosa que los procedimientos utilizados anteriormente. Además, la realización de una antena serigrafiada permite obtener una adherencia muy grande de la antena sobre su soporte termoplástico y liberarse así en parte del problema de detección de los contactos de la antena durante la etapa de conexión del módulo y de la antena en el caso de tarjetas con chip híbridas.

Desgraciadamente, los inconvenientes de este tipo de antena aparecen durante la segunda etapa de fabricación de la tarjeta, que consiste en laminar las diferentes capas de material plástico constitutivas de la tarjeta por ambos lados del soporte de antena. Dado que la fluencia del material es muy importante durante la etapa de laminación debido a la presión y la temperatura elevadas, no se conserva el factor de forma de la antena. En efecto, la tinta conductora que constituye la antena contiene solamente 15% de aglutinante, lo que le confiere un comportamiento mecánico insuficiente en condiciones de temperatura y de presión del orden de 180ºC y 280 bares. Aparecen entonces variaciones de los parámetros eléctricos (inductancia y resistencia) de la antena y, por consiguiente, un mal funcionamiento. Además, no es raro observar cortes de antena en los lugares en los que las tensiones de cizalladura son fuertes. Este es el caso en particular en los ángulos o al nivel de los puentes eléctricos.

El documento WO 01/95252 describe una tarjeta con chip sin contacto que comprende una antena sobre un soporte, pudiendo realizarse la antena por impresión de tinta conductora. La invención descrita se refiere, en particular, a una banda de tarjeta con chip compuesta por una banda de soporte (1) cuya temperatura de reblandecimiento es de por lo menos 110ºC, preferentemente 180ºC, y por una banda de cubierta cuya temperatura de reblandecimiento no es superior a 110ºC. Se refiere asimismo a un procedimiento que sirve para fabricar esta banda de tarjeta con chip. Este procedimiento consiste en fabricar esta banda de tarjeta con chip en forma de banda continua compuesta por una banda de soporte y por una banda de cubierta fijadas una a otra.

El documento EP 1 189 168 describe asimismo una tarjeta con chip sin contacto que comprende una antena sobre un soporte, estando soportados la antena y el chip por un material biodegradable.

Exposición de la invención

Por lo tanto, el objetivo de la invención es proporcionar una tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto o sin contacto cuya antena serigrafiada sobre un soporte termoplástico no sufre ningún daño durante las etapas de fabricación de la tarjeta y, en particular, durante la etapa de laminación.

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Por tanto, el objeto de la invención es un procedimiento de fabricación de una antena de tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto o sin contacto según la reivindicación 1 y una tarjeta con chip según la reivindicación 7.

Breve descripción de las figuras

Los objetivos, objetos y características de la invención se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la lectura de la descripción siguiente, haciendo referencia a los dibujos, en los que:

la figura 1 represente la etapa preliminar de depósito de resina sobre el soporte de antena de una tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto,

la figura 2 representa la antena serigrafiada sobre su soporte de una tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto,

las figuras 3a y 3b representan respectivamente una sección de la tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto después de las primera y segunda etapas de laminación,

la figura 3c representa una sección de una tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto con su módulo,

la figura 4 representa la etapa preliminar de depósito de resina sobre el soporte de antena de una tarjeta con chip sin contacto,

la figura 5 representa la antena serigrafiada sobre el soporte de una tarjeta con chip sin contacto, y

las figuras 6a, 6b y 6c representan respectivamente una sección de la tarjeta con chip sin contacto después de las etapas de depósito del módulo y de las primera y segunda etapas de laminación.

Descripción detallada de la invención

Según la figura 1, se deposita una resina sobre el soporte de antena 10 de material termoplástico de una tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto en una zona 12 correspondiente a la ubicación de la antena y de los conectores de conexión de la antena con el módulo. Los detalles de la forma de la zona 12 no constituyen una limitación de la invención, siendo la principal restricción que la zona 12 delimite la ubicación en la que se imprimirá a continuación la tinta conductora que constituye las espiras y los contactos de conexión de la antena. La zona 12 es preferentemente ligeramente superior a la huella de la antena como se puede observar en las figuras 2 y 5 siguientes. El espesor de la capa de resina depositada es del orden de 5 \mum.

Según un modo de realización preferido de una antena de tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto ilustrado en la figura 2, la antena es serigrafiada sobre la zona 12 del soporte de antena 10 en varias pasadas y a contrapelo con respecto al procedimiento clásico de serigrafía. En efecto, la primera pasada consiste en serigrafiar los dos contactos de conexión 16 y 18 de la antena al módulo y el puente eléctrico 20, denominado comúnmente "cross-over". La segunda pasada consiste en serigrafiar una banda aislante 22 superpuesta al "cross-over". La tercera pasada de serigrafía consiste en serigrafiar las espiras de la antena 14. Una cuarta pasada está prevista para añadir una capa de tinta sobre los contactos de conexión 16 y 18. El espesor de la capa de tinta conductora es del orden de 50 \mum. Las espiras de la antena 14 unen el contacto de conexión 18 situado en uno de los extremos del "cross-over" 20 y el otro extremo del "cross-over" 20 donde se encuentra el contacto de conexión 16. La tinta que constituye la totalidad de la antena es una tinta conductora del tipo tinta conductora polímera cargada de elementos conductores tales como la plata, el cobre o el carbono. El soporte de antena 10 sufre a continuación un tratamiento térmico con el fin de cocer la
tinta.

La etapa siguiente consiste en laminar dos capas u hojas de material termoplástico sobre el soporte de antena como se ilustra en la figura 3a. Esta primera etapa de laminación consiste en soldar por prensado en caliente a cada lado del soporte de antena 10 dos capas de termoplástico homogéneas 32 y 34 de un espesor de 100 \mum. La temperatura y la presión alcanzadas son respectivamente del orden de 180ºC y 280 bares. Durante esta primera etapa de laminación la temperatura debe ser suficiente para que el material que compone las hojas 32 y 34 se ablande y fluya totalmente de manera que aprisione los relieves del soporte de antena, tales como los debidos a las espiras y a los contactos de la antena. Así, durante la laminación, el soporte de antena 10 es aprisionado en la masa del termoplástico de las capas 32 y 34.

La segunda fase de laminación de las diferentes capas constitutivas de la tarjeta consiste en laminar dos cuerpos de tarjeta a cada lado del soporte de antena obtenido después de la primera etapa de laminación con referencia a la figura 3b. Esta segunda etapa, realizada después de un cierto tiempo correspondiente al tiempo necesario para que se solidifiquen las capas de termoplástico 32 y 34, consiste en soldar dos capas 42 y 44 de termoplástico, de espesor igual a aproximadamente 260 \mum, que constituyen los cuerpos de tarjeta sobre las capas de termoplástico 32 y 34, por prensado en caliente. Los dos cuerpos de tarjeta 42 y 44 se han impreso previamente con ayuda del grafismo personalizado de la tarjeta. La temperatura y la presión necesarias para esta etapa de laminación son del orden respectivamente de 120ºC y 150 bares.

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Las dos etapas de laminación descritas anteriormente podrían sustituirse por una sola etapa de laminación que consiste en soldar, por prensado en caliente, a cada lado del soporte de antena, por lo menos dos capas de termoplástico que corresponden, por ejemplo, a las capas 32 y 42 de un lado y 34 y 44 del otro lado y que constituyen los dos cuerpos de tarjeta, sin apartarse por ello del marco de la invención.

Por tanto, la tarjeta obtenida después de una o varias etapas de laminación está constituida por un soporte 10 y por dos cuerpos de tarjeta situados a ambos lados del soporte, estando constituido cada cuerpo de tarjeta por lo menos por una capa de termoplástico y, preferentemente, por lo menos por dos capas de termoplástico 32 y 42 de un lado del soporte y 34 y 44 del otro lado.

Haciendo referencia a la figura 3c, la última etapa de fabricación de la tarjeta híbrida contacto-sin contacto es la colocación del módulo. Una cavidad 26 destinada a recibir el módulo constituido por el chip 30 y por el circuito de doble cara 28 es fresada en uno de los cuerpos de la tarjeta. El fresado permite desacoplar asimismo los contactos de conexión 16 y 18 de la antena con el módulo. El fresado se realiza en el cuerpo de tarjeta que está frente a la cara del soporte de antena que soporta la impresión serigráfica, es decir, en el cuerpo de tarjeta que está en contacto con la cara del soporte que no soporta la serigrafía de la antena. Así, durante el fresado, el soporte de antena es fresado antes que la tinta.

La instalación del módulo se realiza por encolado. Se utilizan dos colas diferentes. Dos contactos de cola conductora 36 y 38 permiten conectar el módulo a los contactos de la antena. Un anillo de cola 40, tal como una cola de cianoacrilato, sella el contorno del módulo a la tarjeta.

El procedimiento según la invención presenta la ventaja de facilitar la detección de la antena durante la etapa de fresado que consiste en poner al descubierto los contactos de conexión de la antena con el fin de conectar el módulo electrónico. En efecto, los contactos de conexión de la antena serigrafiada, que pueden ser desgastados casi en su totalidad durante el fresado de la cavidad, no corren así el riesgo de desolidarizarse de su soporte.

Según un modo de realización preferido de una antena de tarjeta con chip sin contacto ilustrado en la figura 4, se deposita una resina sobre el soporte de antena 11 de termoplástico de una tarjeta con chip sin contacto en la zona 13 correspondiente a la ubicación de la antena y de los contactos de conexión de la antena con el módulo. La zona de resina 13 de una tarjeta sin contacto pura está invertida con respecto a la zona de resina 12 de una tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto. Esta particularidad es inherente a las etapas ulteriores de fabricación de la tarjeta sin contacto. Así, la segunda etapa del procedimiento de fabricación de una antena de tarjeta con chip sin contacto sobre su soporte, que consiste en serigrafiar la antena por medio de varias pasadas de tinta conductora, no se realiza en el mismo orden que para la etapa de fabricación de una antena de tarjetas con chip híbridas contacto-sin contacto. Puesto que la característica esencial del procedimiento de los modos de la invención que es que la antena sea fabricada en la zona 12 ó 13 en la que se ha depositado previamente una resina, esta característica está presente en la fabricación del soporte de antena según la invención, cualquiera que sea el uso ulterior de la tarjeta.

Según un modo de realización preferido de una antena de tarjeta con chip sin contacto ilustrado en la figura 5, la antena se realiza por serigrafía de tinta conductora en varias pasadas. La primera pasada consiste en serigrafiar las espiras 15 de la antena y los dos contactos de conexión 17 y 19 de la antena. La segunda pasada consiste en serigrafiar una banda aislante 23 para permitir el cruce de las espiras de la antena sin contacto eléctrico. La tercera pasada consiste en serigrafiar el puente eléctrico o "cross-over" 21. Una cuarta pasada está prevista para añadir una capa de tinta sobre los contactos de conexión 17 y 19. Las espiras 15 de la antena unen el contacto de conexión 19 a uno de los extremos del "cross-over" 21 y al otro extremo del "cross-over" 21 hasta el contacto de conexión 17.

Según la figura 6a, el módulo 31 que contiene el chip se deposita al revés de manera que las conexiones del chip estén en contacto con los contactos de conexión 17 y 19 de la antena. Una hoja 25 de termoplástico perforada es colocada sobre el soporte de antena 11 de forma que el módulo 31 esté enfrente de la abertura practicada previamente en la hoja 25 y que se evitan los sobreespesores debidos al módulo.

Al igual que para las etapas de laminación de las diferentes capas constitutivas de los cuerpos de tarjeta de una tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto, se ilustra en la figura 6b la primera etapa de laminación de una tarjeta con chip sin contacto. Esta primera etapa de laminación consiste en soldar por prensado en caliente dos capas de termoplástico homogéneas por ambos lados del soporte de antena 11, una capa 35 sobre la capa de termoplástico 25 y una capa 33 sobre la cara del soporte de antena 11 que no soporta la antena. Durante esta primera etapa de laminación, la temperatura debe ser suficiente para que el material que compone las capas 25, 33 y 35 se ablande y fluya totalmente con el fin de aprisionar el módulo 31 y la antena. Así, durante la laminación, el soporte de antena 11 es aprisionado en la masa del termoplástico de las capas 25, 33 y 35.

La segunda fase de laminación de las diferentes capas constitutivas de la tarjeta consiste en laminar dos cuerpos de tarjeta a cada lado del soporte de antena obtenido después de la primera etapa de laminación haciendo referencia a la figura 6b. Esta segunda etapa consiste en soldar dos capas 43 y 45 de termoplástico, que constituye los cuerpos de tarjeta, sobre las capas de termoplástico 33 y 35 por prensado en caliente. Los dos cuerpos de tarjeta 43 y 45 han sido previamente impresos con el grafismo personalizado de la tarjeta.

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Las dos etapas de laminación descritas anteriormente podrían ser sustituidas por una sola etapa de laminación que consiste en soldar por prensado en caliente, a cada lado del soporte de antena, por lo menos dos capas de termoplástico que corresponden, por ejemplo, a las capas 35 y 45 de un lado y 33 y 43 del otro lado y que constituyen los dos cuerpos de tarjeta, sin apartarse por ello del marco de la invención.

El termoplástico utilizado para todas las capas constitutivas de las tarjetas con chip y mencionadas en la presente memoria es preferentemente policloruro de vinilo (PVC), pero puede ser también poliéster (PET, PETG), polipropileno (PP), policarbonato (PC) o acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS).

La resina depositada sobre las zonas 12 y 13 del soporte de antena y antes de la impresión de la antena se utiliza por sus propiedades a la temperatura y la presión de la primera etapa de laminación con respecto a las mismas propiedades del soporte sobre el cual es depositada. En particular, la resina se utiliza porque es estable dimensionalmente y porque permanece dura durante la primera etapa de laminación con respecto al material plástico sobre el cual es depositada. En efecto, a 180ºC y a 280 bares, el material plástico del soporte de antena fluye y, por tanto, se ablanda, mientras que la resina es estable. Así, el circuito compuesto por la antena, los contactos de conexión y, eventualmente, por el chip en el caso de una tarjeta con chip sin contacto, fijado sobre el soporte, se encuentra sobre un zócalo estable y duro formado por la resina. Durante la laminación, es la totalidad de este zócalo la que es móvil con respecto a su soporte y, debido a esto, se conserva el factor de forma de la antena, ya que ésta no está cogida a cizalladura entre las dos capas de termoplástico inferior y superior y, por tanto, no se fractura. La resina confiere al circuito una rigidez de conjunto durante todas las etapas de la fabricación de la tarjeta, ya que resiste sin deformarse las temperaturas y la presión de las diferentes etapas de fabricación de la tarjeta con chip. El depósito de resina sobre las zonas 12 o 13 se realiza según un procedimiento rápido y rentable, tal como una impresión offset, serigráfica, heliográfica o flexográfica. Por ello y por problemas de costes, la resina utilizada puede ser colofania o una resina del tipo epoxi-acrilato. Estas resinas son utilizadas en la fabricación de tintas. Las tintas están constituidas por aproximadamente 70% de barniz, 20% de pigmentos y 10% de aditivos, tales como cera, secantes, y diluyentes. El barniz contiene aceites vegetales, diluyentes petroleros y resinas. El procedimiento según la invención se realiza con el depósito de un material constituido mayoritariamente por resina. De forma ventajosa, el procedimiento se realiza con una tinta de tipo offset compuesta mayoritariamente por una resina del tipo epoxi-acrilato o compuesta mayoritariamente por una resina del tipo colofania.

Claims

1. Procedimiento de fabricación de una antena de tarjeta con chip contacto-sin contacto o sin contacto, comprendiendo la tarjeta un soporte (10 u 11) sobre el cual se realiza la antena, dos cuerpos de tarjeta a cada lado de dicho soporte, estando constituido cada uno de dichos cuerpos de tarjeta por lo menos por una capa de termoplástico, y un chip o un módulo conectado a la antena, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:

-: una etapa de depósito de una capa de un material compuesto mayoritariamente por resina sobre una zona predeterminada (12 ó 13) en dicho soporte de antena, correspondiendo dicha zona a la huella de la antena o siendo ligeramente superior a ésta,

-: una etapa de fabricación de la antena que consiste en serigrafiar unas espiras (14 ó 15) y dos contactos de conexión (16, 18 ó 17, 19) de tinta conductora sobre dicha zona (12 ó 13) realizada previamente en dicho soporte y en someter dicho soporte a un tratamiento térmico con el fin de cocer dicha tinta.

2. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 1, en el que dicha capa de material es una tinta de tipo offset.

3. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 2, en el que dicha tinta está compuesta mayoritariamente por una resina de tipo colofania.

4. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 2, en el que dicha tinta está compuesta mayoritariamente por una resina de tipo epoxi cianoacrilato.

5. Procedimiento de fabricación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dichos dos cuerpos de tarjeta están laminados a cada lado de dicho soporte (10 u 11) según dos etapas, una primera etapa de laminación que consiste en soldar a cada lado de dicho soporte de antena (10 u 11) dos hojas de termoplástico homogéneas (32, 34 ó 33, 35) por prensado a una temperatura suficiente para que el material que compone las hojas se ablande y fluya totalmente para hacer que desaparezca cualquier diferencia de espesor del soporte, y una segunda etapa de laminación realizada después de un tiempo que corresponde al tiempo necesario para que se solidifiquen dichas hojas de termoplástico (32, 34 ó 33, 35), consistiendo dicha segunda etapa en soldar sobre el soporte de antena de espesor constante obtenido después de la primera etapa de laminación dos capas de material plástico (42, 44 ó 43, 45), que constituyen los cuerpos de tarjeta, por prensado en caliente.

6. Procedimiento de fabricación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dichos dos cuerpos de tarjeta son laminados a cada lado de dicho soporte (10 u 11) según una única etapa de laminación que consiste en soldar a cada lado de dicho soporte de antena (10 u 11) por lo menos dos capas de termoplástico.

7. Tarjeta con chip híbrida contacto-sin contacto o sin contacto, que comprende una antena sobre un soporte (10 u 11), estando compuesta dicha antena por lo menos por una espira de tinta conductora serigrafiada sobre dicho soporte de antena, dos cuerpos de tarjeta a cada lado de dicho soporte, estando constituido cada uno de dichos cuerpos de tarjeta por lo menos por una capa de material plástico, y un chip o un módulo conectado a la antena, caracterizada porque la antena compuesta por las espiras (14 ó 15) y por dos contactos de conexión (16, 18 ó 17, 19) de tinta conductora está serigrafiada sobre una zona (12 ó 13) del soporte de antena, correspondiendo dicha zona a la huella de la antena o siendo ligeramente superior a ésta, y sobre la cual se ha depositado un material compuesto mayoritariamente por resina.

8. Tarjeta con chip según la reivindicación 7, en la que dicha capa de material es una tinta de tipo offset.

9. Tarjeta con chip según la reivindicación 8, en la que dicha tinta está compuesta mayoritariamente por una resina de tipo colofania.

10. Tarjeta con chip según la reivindicación 8, en la que dicha tinta está compuesta mayoritariamente por una resina de tipo epoxi-cianoacrilato.