KR101008459B1 - 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트카드를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전달통로를 통해 전달되는 간접열을 이용하여 전도성 물질을 매개로 안테나 코일의 안테나단자와 보드의 접속단자가 접속되도록 함으로써 완제품의 외관불량을 줄이고, 제품수율을 높일 수 있는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 양측에 제1,2접속단자가 열전도성을 갖는 열전달통로와 연결되는 보드에 칩이 실장된 COB모듈이 포함된 스마트 카드를 제조하는 방법에 있어서, 단부에 안테나단자를 갖추어 일측면 가장자리를 따라 루프형태로 안테나코일이 배선되고, 상기 칩이 삽입 배치되는 칩배치공이 관통형성된 안테나 시트를 제공하는 단계; 상기 안테나단자에 도전성을 갖는 도전볼을 적층하고 상기 제1,2접속단자가 상기 도전볼과 각각 대응되도록 상기 칩을 상기 칩배치공에 삽입 배치하는 단계; 상기 제1,2접속단자와 안테나단자가 간접열을 이용하여 접속될 수 있도록 가열봉으로 상기 열전달통로 측에 열과 압력을 제공하는 단계; 상기 보드가 삽입배치되는 보드배치공이 관통형성된 모듈시트를 상기 안테나시트에 적층하는 단계; 및 상기 안테나 시트 및 모듈시트의 외부면에 제1,2외부시트를 각각 적층하는 단계;를 포함하고, 상기 가열봉은 상기 열전달통로에 350~450℃ 범위의 열을 1~2초의 시간동안 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법{Mothod For Fabricating a Smart Card}
본 발명은 스마트카드를 제조하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열전달통로를 통해 전달되는 간접열을 이용하여 전도성 물질을 매개로 안테나 코일의 안테나단자와 보드의 접속단자가 접속되도록 함으로써 완제품의 외관불량을 줄이고, 제품수율을 높일 수 있는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 카드는 저장기능, 연산기능 및 보안기능 등을 가지도록 마이크로프로세서, 운영체계, 보안모듈, 메모리 등이 구비된 IC칩이 내장됨으로써 기존의 마그네틱 카드보다 저장용량이 크고 보안성이 크기 때문에 다양한 목적으로 활용되고 있다.
이러한 스마트 카드는 기본적인 일반은행업무 이외에 신용카드, 교통카드, 신분증 등에 다양한 목적으로 활용되고 있으며, 인식기능 이외에 전자화폐의 기능을 수행하여 혼잡 통행료, 주차장이나 톨게이트의 통행료 등의 이용료를 지불하는 지급수단으로 활용되고 있다.
상기 스마트 카드는 그 분류기준에 따라 여러가지로 분류할 수 있지만 IC칩이 카드로부터 데이터를 읽는 방식에 따라 접촉식 카드, 비접촉식 카드 및 콤비식 카드 등으로 분류된다.
한편, 상기 비접촉식 카드 및 콤비식 카드와 같은 스마트 카드(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 제1외부시트(10), 모듈시트(20), 안테나코일 시트(30) 및 제2외부시트(40)가 순차적으로 적층된 하나의 적층판으로 이루어진다.
상기 모듈시트(20)에는 COB모듈(150,250)(50)을 구성하는 칩(51)이 배치도는 칩배치공(22)이 관통형성되고, 상기 안테나코일 시트(30)는 상기 COB모듈(150,250)의 칩(51)이 탑재되는 보드(54)가 배치될 수 있도록 보드배치공(32)이 관통형성되어 일측면에 가장자리를 따라 안테나코일(31)이 루프형태로 배선되며, 상기 보드의 접속단자(53)와 안테나시트 상의 안테나단자(34)를 서로 전기적으로 접속시켜 스마트 카드를 제조하게 된다.
이에 따라, 이러한 스마트 카드를 카드 리더기에 접근시키게 되면 안테나코일에 유도기전력이 발생하여 COB모듈(150,250)의 칩이 구동되는 RF기능이 활성화됨에 따라 IC칩에 저장된 정보가 외부와의 직접적인 접촉 없이도 카드 리더기로 읽혀지게 된다.
그러나 이러한 종래의 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법에서 상기 접속단자와 안테나단자를 전기적으로 접속시키기 위해서 접속단자와 안테나단자를 직접적인 용접을 통해 접속시켰다.
이러한 직접적인 용접은 높은 온도에서 발생되는 고열에서 수행되기 때문에 용접접속부위에서 산화에 따른 부식물이 발생하여 접속부위가 지저분하고 오염되는 문제점이 발생하였다.
또한, 고온의 열과 함께 접합을 위해 가해지는 가압력이 높을 경우 접합력은 증대되지만 높은 가압력으로 인해 COB모듈(150,250)이 손상되어 제품의 불량을 발생시키는 원인이 되고 있다.
더욱이, 상기 접속단자와 안테나단자를 용접에 의해 접속시키기 위해서는 용접전에 상기 안테나단자에 피복된 에나멜과 같은 절연층을 긁어서 제거한 후 와이어를 외부로 노출시켜야 하는 불편함이 존재하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 열전달통로를 통해 전달되는 간접열을 이용하여 전도성 물질을 매개로 안테나 코일의 안테나단자와 보드의 접속단자가 접속되도록 함으로써 완제품의 외관불량을 줄이고, 제품수율을 높일 수 있는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 양측에 제1,2접속단자가 열전도성을 갖는 열전달통로와 연결되는 보드에 칩이 실장된 COB모듈(150,250)이 포함된 스마트 카드를 제조하는 방법에 있어서, 단부에 안테나단자를 갖추어 일측면 가장자리를 따라 루프형태로 안테나코일이 배선되고, 상기 칩이 삽입 배치되는 칩배치공이 관통형성된 안테나 시트를 제공하는 단계; 상기 안테나단자에 도전성을 갖는 도전볼을 적층하고 상기 제1,2접속단자가 상기 도전볼과 각각 대응되도록 상기 칩을 상기 칩배치공에 삽입 배치하는 단계; 상기 제1,2접속단자와 안테나단자가 간접열을 이용하여 접속될 수 있도록 가열봉으로 상기 열전달통로 측에 열과 압력을 제공하는 단계; 상기 보드가 삽입배치되는 보드배치공이 관통형성된 모듈시트를 상기 안테나시트에 적층하는 단계; 및 상기 안테나 시트 및 모듈시트의 외부면에 제1,2외부시트를 각각 적층하는 단계;를 포함하고, 상기 가열봉은 상기 열전달통로에 350~450℃ 범위의 열을 1~2초의 시간동안 제공하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 압력은 200~250g/㎠일 수 있다.
바람직하게는, 상기 도전볼은 중량비가 Sn 96.5, Ag 3.0, Cu 0.5를 함유하도록 이루어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 열전달통로는 상기 보드의 양측에 각각 관통홀이 관통형성되고 상기 관통홀에 열전도성 물질이 충진되어 상기 제1,2접속단자와 각각 연결될 수 있다.
바람직하게는, 상기 열전달통로는 상기 제1,2접속단자와 각각 연결되도록 열전도성을 갖는 박층이 코팅될 수 있다.
바람직하게는, 상기 가열봉에서 열전달통로 측에 제공되는 열과 압력은 상기 제1,2접속단자 중 어느 하나가 먼저 접속되고 나머지가 나중에 접속되도록 순차적으로 제공될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 열전달통로를 통해 전달되는 간접열을 이용하여 전도성 물질을 매개로 안테나 코일의 단자와 보드의 접속단자가 접속되도록 함으로써 완제품의 외관불량을 줄여 제품수율을 현저히 높이고, 종래와는 달리 안테나단자를 감싸고 있는 절연층을 제거할 필요가 없어 작업생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 따른 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법에 의해 제조되는 스마트 카드의 분해 사시도.
도 2는 종래기술에 따라 제조되는 스마트 카드의 종단면도.
도 3은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 스마트 카드의 분리사시도.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법의 공정 순서도.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따라 제조된 스마트 카드의 종단면도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법의 공정 순서도.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따라 제조된 스마트 카드의 종단면도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 발명의 이해를 돕기 위해 참조되는 도면부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되었다 하더라도 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법은 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 열전달통로(154,254)를 통해 전달되는 간접열을 이용하여 전도성 물질을 매개로 안테나코일(132)의 안테나단자(134)와 보드(152,252)의 접속단자(153a,153b)가 서로 접속되도록 하는 데 기술적 특징이 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트 카트 제조공정은 도 4 또는 도 6에 도시된 바와 같이, 안테나코일 시트(130)에 배선된 안테나단자(134)와 COB모듈(150,250)의 접속단자(153a,153b)가 도전볼(B)을 매개로 전기적으로 접속되도록 상기 COB모듈(150,250)을 안테나코일 시트(130)에 탑재한 후, 모듈시트(120) 및 한 쌍의 제1,2외부시트(110,140)를 각각 순차적으로 적층하는 공정에 의해 수행된다.
먼저, 본 발명에 따른 스마트 카드 제조공정에 사용되는 COB모듈(150,250)을 설명하고자 한다.
도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명에서 COB모듈(150,250)은 제1,2접속단자(153a,153b)를 안테나단자(134)에 도전볼(B)을 매개로 접합시키기 위하여 가열봉(160)에서 제공되는 열이 제1,2접속단자(153a,153b) 측으로 간접적으로 전달될 수 있도록 보드(152,252)에 열전달통로(154,254)가 구비된다.
즉, 본 발명에서 사용되는 COB모듈(150,250)은 칩(151)과 보드(152,252)를 포함하며, 상기 보드(152,252)에 칩(151)이 전기적으로 연결되어 있다. 그리고 상기 보드(152,252)의 하부면에는 상기 보드(152,252)가 안테나단자(134)와 전기적으로 연결될 수 있도록 좌,우 양측에 제1,2접속단자(153a,153b)가 각각 구비된다.
이때, 상기 제1,2접속단자(153a,153b)는 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이 보드(152,252)의 상부면에서 하부면으로 열이나 전기가 전달될 수 있도록 상기 제1,2접속단자(153a,153b)와 연결되는 열전달통로(154,254)가 구비되는 것이다.
이러한 열전달통로(154)는 도 5에 도시된 바와 같이 보드(152)의 양측에 관통형성되는 관통홀이 구비되고, 상기 관통홀에 열전도성을 갖는 물질이 충진되도록 하며, 상기 관통홀의 하부단에 상기 제1,2접속단자(153a,153b)가 각각 구비되는 형태이다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 보드(252)의 양 측에 열전도성을 갖는 물질이 박층으로 코팅되어 보드(252)의 하부면에 각각 구비되는 제1,2접속단자(153a,153b)와 각각 연결되도록 열전달통로(254)가 구비될 수도 있다.
이와 같이 본 발명에서 사용되는 COB모듈(150,250)은 가열봉(160)으로부터 보드(152,252)의 상부면에 제공되는 열이 보드(152,252)의 하부면에 구비되는 제1,2접속단자(153a,153b) 측으로 전달될 수 있도록 열전달통로(154,254)가 구비된다.
이하에서, 본 발명의 스마트 카드 제조공정을 도 4 및 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 4 및 도 6에 도시된 스마트 카드 제조공정은 스마트 카드(100,200)에 내장되는 COB모듈(150,250)에서 보드(152,252)에 구비되는 열전달통로(154,254)의 형성구조만이 다를 뿐 나머지는 동일하므로 이하에서 기재되는 제조공정은 동시에 설명하기로 한다.
먼저, 일 측면에 가장자리를 따라 일정길이의 안테나코일(132)이 루프형태로 배선된 안테나코일 시트(130)가 제공된다. 이러한 안테나코일 시트(130)에는 상기 COB모듈(150,250)을 구성하는 칩(151)이 삽입되어 배치될 수 있도록 상기 칩(151)과 유사한 모양의 칩배치공(136)이 관통형성된다.
그리고, 상기 안테나코일(132)의 단부에 구비되는 안테나단자(134)는 상기 칩배치공(136)의 관통영역에 배치되지 않고 상기 칩배치공(136)의 관통영역 근방에 배치되어 구비된다.
여기서, 상기 안테나코일(132)은 대략 90 내지 150㎛의 직경을 갖는 구리소재의 와이어와, 상기 와이어의 외부면에 일정두께로 코팅되는 절연층을 포함하며, 이러한 안테나코일(132)은 카드종류 및 적용에 따라 안테나 턴수, 선폭 및 배선의 전체길이가 설정될 수 있다.
그리고, 상기 COB모듈(150,250)의 제1,2접속단자(153a,153b)와 안테나코일(132)의 안테나단자(134)를 서로 전기적으로 접속하는 작업은 상기 안테나단자(134)를 칩배치공(136)에 인접하도록 안테나코일 시트(130)의 일측면에 배치한 상태에서 상기 안테나단자(134)에 도전성을 갖는 도전볼(B)을 일정량 적층시킨다.
여기서, 상기 도전볼(B)은 중량비가 Sn 96.5, Ag 3.0, Cu 0.5를 함유하도록 구비되는 것이 바람직하다.
이는 합금의 응집력이 매우 우수하여 수율을 극대화시킬 수 있기 때문이다. 또한, 최소 8시간 이상 점도의 변화가 일어나지 않기 때문에 플럭스의 발생을 줄일 수 있어 외관이 깨끗하고 수율을 높일 수 있게 된다.
이어서, 상기 제1,2접속단자(153a,153b)가 상기 도전볼(B) 및 안테나코일(132)의 안테나단자(134)와 대응되어 위치되도록 상기 COB모듈(150,250)의 칩(151)을 칩배치공(136)에 삽입배치하여 상기 제1,2접속단자(153a,153b)가 도전볼(B)과 각각 접하도록 한다.
다음으로 상기 제1,2접속단자(153a,153b)가 서로 대응되는 안테나단자(134)와 상기 도전볼(B)을 매개로 접속될 수 있도록 가열봉(160)으로 상기 보드(152,252)의 상부 양측에 노출된 열전달통로(154,254)를 가압시킨다.
이때, 상기 가열봉(160)은 350~450℃ 사이의 온도로 가열된 상태에서 상기 열전달통로(154,254)에 약 1~2초정도 접촉시키도록 하며, 약 200~250g/㎠의 압력으로 상기 COB모듈(150,250)을 가압하도록 한다.
상기 가열봉의 가열온도가 350℃ 미만인 경우에는 열전달통로를 통해 도전볼로 전달되는 열이 충분하지 않아 접합성능이 떨어지게 되며, 450℃ 이상인 경우에는 고온으로 인해 플럭스가 발생되어 제품의 수율 및 신뢰성을 떨어뜨리게 된다.
그리고, 가압되는 압력이 200g/㎠미만인 경우에는 제1,2접속단자와 안테나단자의 충분한 접합이 이루어지지 않아 접합불량이 발생하게 되며, 250g/㎠ 이상인 경우에는 과도한 압력으로 인해 칩을 포함한 COB모듈이 파손되어 제품의 불량을 초래할 수 있기 때문이다.
이와 같이 상기 가열봉(160)은 열전도성을 갖는 열전달통로(154,254)를 통해 상기 제1,2접속단자(153a,153b) 측으로 열이 전달되고, 전달된 열에 의해 상기 도전볼(B)이 열을 흡수하여 용융됨으로써 상기 제1,2접속단자(153a,153b)는 안테나단자(134)와 서로 접합되어 전기적으로 연결되게 된다.
이때, 상기 안테나단자(134)의 외부에 피복된 에나멜과 같은 절연층은 상기 열전달통로(154,254)를 통해 전달된 고온의 열에 의해 상기 도전볼(B)이 용융되는 과정에서 함께 제거된다.
따라서, 본 발명은 종래의 제조방법과는 달리 COB모듈(150,250)의 접속단자와 안테나단자를 전기적으로 접속하는 과정에서 안테나단자의 와이어가 외부로 노출되도록 절연층을 긁어 제거하는 공정이 불필요하게 된다.
그리고 안테나단자(134)와 제1,2접속단자(153a,153b)의 접속을 위해 필요한 열이 상기 열전달통로(154,254)를 통해 간접적으로 전달되어 도전볼(B)이 용융되도록 하여 상기 도전볼(B)을 매개로 안테나단자(134)와 제1,2접속단자(153a,153b)가 접속되도록 함으로써 완제품의 외관불량을 줄여 제품수율을 현저히 높일 수 있게 된다.
또한, 일정한 온도로 승온된 가열봉(160)을 통해 접합에 필요한 열이 제공되기 때문에 직접 용접과정에서 순간적으로 발생되는 과도한 열에 의해 COB모듈(150,250)이 손상되거나 접합부위가 산화되어 불순물이 제거될 우려가 없게 된다.
한편, 보드(152,252)의 일측면에 상기 가열봉(160)을 접촉시켜 열전달통로(154,254)를 통해 도전볼(B) 측으로 열과 압력을 전달하는 접속과정은 상기 제1접속단자(153a,153b)와 제2접속단자(153a,153b)를 순차적으로 이루어지도록 한다.
즉, 제1접속단자(153a)와 연결된 열전달통로(154,254)의 상부측에 가열봉(160)을 통해 가압한 후 제2접속단자(153b)와 연결된 열전달통로(154,254)의 상부측에 가열봉(160)을 통해 가압하거나 그 반대의 순서로 가압하도록 한다.
연속하여, 상기 안테나단자(134)와 제1,2접속단자(153a,153b)가 도전볼(B)을 매개로 접속된 상태에서 상기 COB모듈(150,250)의 보드(152,252)와 대응하는 영역에 상기 보드(152,252)가 삽입배치되도록 보드배치공(122)이 관통형성딘 모듈시트(120)를 상기 안테나코일 시트(130) 상에 적층시킨다.
이에 따라, 상기 안테나코일 시트(130)와 모듈시트(120)는 상,하에 적층되고, 상기 COB모듈(150,250)은 상기 안테나코일 시트(130)와 모듈시트(120) 사이에서 상기 안테나코일(132)의 안테나단자(134)와 전기적으로 접속배치되며 상기 보드(152,252)의 타측면은 외부로 노출된다.
최종적으로, 상기 모듈시트(120)의 외부면과 안테나코일 시트(130)의 외부면에는 상기 보드배치공(122)을 통해 외부로 노출되는 보드(152,252)의 타측면과 상기 칩배치공(136)을 통해 외부노출되는 칩(151)의 외부면을 덮어 밀폐하도록 한 쌍의 제1,2외부시트(110,140)가 각각 적층된다.
여기서, 상기 한 쌍의 제1,2외부시트(110,140)는 외부노출면에 회사로고나 문양 또는 글자와 같은 인쇄정보가 구비될 수도 있다.
상기에서 본 발명의 특정 실시예와 관련하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명을 이와 같은 특정구조에 한정하는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 당업자는 이하의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상을 벗어나지 않고서도 용이하게 수정 또는 변경할 수 있을 것이다. 그러나 이러한 단순한 수정 또는 변경을 통한 변형물, 교체물 및 등가물은 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속함을 미리 밝혀둔다.
100,200 : 스마트 카드 110 : 제1외부시트
120 : 모듈시트 122 : 보드배치공
130 : 안테나코일 시트 132 : 안테나코일
134 : 안테나단자 136 : 칩배치공
140 : 제2외부시트 150,250 : COB모듈(150,250)
151 : 칩 152,252 : 보드
153 : 제1,2접속단자 154,254 : 열전달통로
160 : 가열봉 B : 도전볼

Claims (6)

  1. 양측에 제1,2접속단자가 열전도성을 갖는 열전달통로와 연결되는 보드에 칩이 실장된 COB모듈(150,250)이 포함된 스마트 카드를 제조하는 방법에 있어서,
    단부에 안테나단자를 갖추어 일측면 가장자리를 따라 루프형태로 안테나코일이 배선되고, 상기 칩이 삽입 배치되는 칩배치공이 관통형성된 안테나 시트를 제공하는 단계;
    상기 안테나단자에 도전성을 갖는 도전볼을 적층하고 상기 제1,2접속단자가 상기 도전볼과 각각 대응되도록 상기 칩을 상기 칩배치공에 삽입 배치하는 단계;
    상기 제1,2접속단자와 안테나단자가 간접열을 이용하여 접속될 수 있도록 가열봉으로 상기 열전달통로 측에 열과 압력을 제공하는 단계;
    상기 보드가 삽입배치되는 보드배치공이 관통형성된 모듈시트를 상기 안테나시트에 적층하는 단계; 및
    상기 안테나 시트 및 모듈시트의 외부면에 제1,2외부시트를 각각 적층하는 단계;를 포함하고,
    상기 가열봉은 상기 열전달통로에 350~450℃ 범위의 열을 1~2초의 시간동안 제공하는 것을 특징으로 하는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 압력은 200~250g/㎠인 것을 특징으로 하는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 도전볼은 중량비가 Sn 96.5, Ag 3.0, Cu 0.5를 함유하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 열전달통로는 상기 보드의 양측에 각각 관통홀이 관통형성되고 상기 관통홀에 열전도성 물질이 충진되어 상기 제1,2접속단자와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 열전달통로는 상기 제1,2접속단자와 각각 연결되도록 열전도성을 갖는 박층이 코팅되는 것을 특징으로 하는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가열봉에서 열전달통로 측에 제공되는 열과 압력은 상기 제1,2접속단자 중 어느 하나가 먼저 접속되고 나머지가 나중에 접속되도록 순차적으로 제공되는 것을 특징으로 하는 칩본딩 방식을 개선한 스마트카드 제조방법.
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