KR20030028751A - 스마트 카드 웹 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 적어도 110℃ 바람직하게는 약 180℃의 연화(softening) 온도를 갖는 캐리어 웹(1)과 110℃ 이하의 연화 온도를 갖는 커버 웹(2)을 포함하는 스마트 카드 웹(W)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 스마트 카드 웹(W)의 제조 방법과 관련된다. 상기 방법에서, 스마트 카드 웹(W)은 서로 부착되는 캐리어 웹(1)과 커버 웹(2)을 포함하는 연속적인 웹으로서 제조된다.

Description

스마트 카드 웹 및 그 제조 방법 {A SMART CARD WEB AND A METHOD FOR ITS MANUFACTURE}
종래 기술에 따른 대부분의 스마트 카드는 상이한 두께의 폴리비닐 클로라이드(PVC) 층으로부터 적층되며, 이들의 접착력은 층들 사이의 열-봉합(heat-sealability)에 기초한다. 열-봉합과는 별개로, PVC는 추가의 공정에서 용이하게 처리될 수 있는 장점을 가진다. 사용될 수 있는 또 다른 재료로는 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌(ABS) 공중합체가 있으며, 이는 PVC보다는 단단한 재료이고, 따라서 가공하기 더 어렵다.
칩상의 집적회로는 통상적으로 와이어 본딩, 솔더 FC 접합(solder FCjoint), 또는 접착제 접합(ICA, ACA, NCA)에 의해서, 또는 베어 칩(bare chip)의 부착에 적합한 다른 여러 기술을 이용하여 우선 모듈에 부착된다. 부착 후, 칩은 에폭시를 인가하여 보호된다. 다음 단계로, 모듈은 도전성 회로에 부착된다. 모듈을 부착시키는 바람직한 방법은 저온에서 양생가능한(curable) 접착성 접합, 초음파를 이용하여 형성된 와이어 본딩, 또는 클림프 결합과 같은 기계적 본딩 방법 등이 있다.
칩상의 집적회로의 부착에 있어 고온을 요하는 본딩 방법은 사용할 수 없는 문제점이 있는데, 이는 PVC 또는 ABS와 같이 일반적으로 사용되는 재료는 그 표면에 회로 패턴이 형성되므로 연화(softening)과정 없이 최대 약 110℃를 초과하는 온도는 견딜 수 없기 때문이다. 이러한 이유로, 공정 온도는 제한되며, 칩상에 집적회로를 부착하기 위해서 복잡한 기술과 시간 소모가 많은 방법이 사용되어야 했다. 전술한 방법은 또한 재료의 낭비도 심한 문제점이 있다. 한편, 만약 고온에 견디는 재료가 사용되면 그 추가의 공정이 어렵게 되는데, 이는 열-봉합성이 실질적으로 손상되기 때문이다. 이 경우, 상기 층들은 접착층에 의해 접착되어야 하는데, 이는 이러한 결합에 사용되기에는 비교적 복잡한 방법이다. 또 다른 문제점은 재료가 연속적인 웹으로서 취급되는 공정을 이용할 수 없다는 것이다.
본 발명은 무접촉 스마트 카드의 제조에서 추가 공정을 위해 통상 원 재료로서 사용되는 스마트 카드 웹에 관한 것이다. 스마트 카드는 시트(sheet)로부터 적층(laminte)된 단단한 카드이며, 이들의 다양한 층은 프레스(press)에 의해 서로 부착된다. 스마트 카드는 소위 무선 주파수 식별(radio frequency identification; RFID) 회로를 포함하는데, 상기 회로는 통상적으로 판독 안테나로부터 수십 센티미터 정도의 거리에서 사용된다. 이러한 스마트 카드는 예컨대 전자지갑, 공공 운송기관의 티켓, 또는 개인 신분증 등으로 사용될 수 있다.
도 1은 캐리어 웹의 평면도이다.
도 2는 칩상에 집적회로를 부착하는 다양한 기술을 나타내는 측면도이다.
도 3은 스마트 카드 웹의 측면도이다.
전술한 문제점들은 본 발명에 따른 스마트 카드 웹에 의해 해결될 수 있다. 본 발명에 따른 스마트 카드 웹은, 연화 온도가 적어도 110℃ 바람직하게는 약 180℃인 캐리어 웹(carrier web)과 연화 온도가 110℃ 이하의 커버 웹(cover web)을포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 방법은 스마트 카드 웹이 캐리어 웹과 커버 웹을 포함하는 연속적인 웹으로서 제작되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트 카드 웹은 커버 웹과 캐리어 웹을 포함하며, 캐리어 웹의 표면에는 연속적인 및/또는 평행의 회로 패턴이 구비되며, 회로 패턴은 각각 칩상의 집적회로를 구비한다. 캐리어 웹은 고온에 잘 견딜 수 있는데, 이러한 고온은 칩상의 집적회로를 도전성 회로에 부착하기 위한 몇몇 방법에서 이용된다. 중요한 부착 방법 중 하나는 몇 가지 기술을 포함하는 플립-칩(flip-chip) 기술이다. 플립-칩 기술은, 본 발명에 따른 재료를 사용할 때, 공정의 생산효율이 품질 및 신뢰성의 적합한 레벨에서 최대가 되도록 하는 다양한 방법 중에서 선택될 수 있다. 적합한 플립-칩 방법은 이방성 도전성 접착제 또는 필름(anisotropically conductive adhesive or film; ACA 또는 ACF) 접합, 등방성 도전성 접착제(isotropically conductive adhesive; ICA) 접합, 비도전성 접착제(non-conductive adhesive; NCA) 접합, 솔더 플립-칩(solder flip-chip) 접합, 또는 다른 가능한 금속 접합 등을 포함한다. 플립-칩 기술외에도, 또한 와이어 본딩 또는 테이프 자동 본딩(tape automated bonding; TAB)에 의한 접합이 사용될 수 있다. 선택가능한 본딩 기술이 다양함으로 인하여 롤(roll)과 접촉하는 재료(즉, 연속적인 웹의 재료)에 적합한 라인을 설계하고 최적화하는 것이 가능해지며, 따라서 라인이 종래 기술보다 효율적으로 설계되어 자본이 절감된다. 캐리어 웹을 위한 가능한 재료는 예컨대 폴리에스테르, 또는 이축 배향 폴리프로필렌(biaxially oriented polypropylene)이 있다. 캐리어 웹의 재료는 또한 내열성이 적어도 전술한 재료들과 동등한 다른 적절한 재료가 될 수도 있다.
캐리어 웹에 부착된 커버 웹은 또한 스마트 카드 웹의 열-봉합성 등을 향상시킴으로써 스마트 카드 웹의 가공성을 또한 향상시킬 수 있다. 일반적으로, 커버 웹은 캐리어 웹의 양측면에 부착되지만, 회로 패턴이 형성되고 칩상의 집적회로가 부착되는 캐리어 웹의 일측면에만 커버 웹이 부착될 수도 있다. 커버 웹은 화학물과 외부 환경의 영향으로부터 캐리어 웹상의 회로 패턴 및 칩상의 집적회로를 보호한다. 따라서, 에폭시로 칩을 보호하지 않아도 된다. 캐리어 웹과 커버 웹을 부착하기 위하여 열, 방사선 또는 전자기파에 의해 가교(crosslink)화될 수 있는 접착제를 사용함으로써, 제품의 기계적 특성을 제어하는 것이 가능하다. 예를 들면, 접착제를 유체 상태로 인가하여 칩으로부터 흘러내리게 함으로써 스마트 카드 웹에서 만곡부(bulge)를 형성하는 칩 부분을 평평하게 할 수 있다. 더 나아가, 스마트 카드 웹은 추가의 공정 단계를 위해서도 적합한데, 상기 단계에서는 가능한 시팅(sheeting)외에 더 이상 추가의 공정 단계가 요구되지 않는다. 커버 웹으로서 사용가능한 재료는 폴리비닐 클로라이드, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 공중합체, 폴리카보나이트, 또는 폴리올레핀을 포함한다. 커버 웹의 재료는 또한 열-봉합 특성이 적어도 전술한 재료와 동등한 다른 적절한 재료를 사용할 수도 있다.
칩상의 집적회로를 캐리어 웹에 부착하는 것은 커버 웹과 캐리어 웹이 서로 부착되는 것과 동일한 생산 라인에서 수행될 수 있으며, 또한 별개의 생산 라인에서 수행될 수도 있다. 적층(lamination)후에, 스마트 카드 웹은 통상적으로 시트(sheet)화되며, 따라서 시트의 형태로 추가 공정에 들어갈 수 있다.
일반적으로, 스마트 카드 웹의 생산은 하기의 단계를 포함한다.
- 롤에서 풀리는 캐리어 웹의 표면에 회로 패턴이 형성된다.
- 적합한 플립-칩 기술을 이용하여 회로 패턴에 칩이 부착된다.
- 적층될 수 있는 접착제를 사용하여 커버 웹이 캐리어 웹에 부착된다.
- 커버 웹과 캐리어 웹을 함계 부착시키는 접착제가 가교화된다.
- 스마트 카드 웹이 시트화된다.
- 프레스에서 적층됨으로써 시트 형태의 단단한 스마트 카드 블랭크(blank)가 형성된다.
- 스마트 카드 블랭크가 프린트된다.
- 스마트 카드 블랭크가 펀칭되어 분리된 스마트 카드로 된다.
- 스마트 카드가 전기적으로 인코딩된다(모든 경우에 적용되는 것은 아님).
- 스마트 카드가 패킹(packing)된다.
칩의 부착시 캐리어 웹이 견뎌야 하는 온도는 기술에 따라서 다르다. 이는 보통 110℃ 이상이다. 에폭시에 기초한 접착제가 이방성 도전성 접착제 본딩 또는 비도전성 접착제 본딩에서 사용될 때, 요구되는 공정 온도는 통상적으로 140℃ 이상이다. 이는 등방성 도전성 접착제 본딩의 경우도 마찬가지이다. 솔더 범프가 사용될 경우, 사용되는 최고의 온도는 약 220℃이다. 본딩의 경우, 열가소성 중합체에 기초한 접착제를 사용할 수 있는데, 이의 공정 온도는 약 140∼200℃이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 캐리어 웹(1)의 평면도이다. 캐리어 웹(1)의 재료는 예컨대 폴리에스테르와 같이 고온에 견딜 수 있는 물질이다. 캐리어 웹(1)은 하나의 회로 패턴(13)과 그 속에 구비된 집적회로(14)를 포함한다. 캐리어 웹(1)은 회로 패턴(13)을 포함하는데, 이는 각각 나란히 적절하게 이격된 집적회로(14)를 구비한다. 회로 패턴은 필름상에 전기전도성 프린팅 잉크로 회로 패턴을 프린팅함으로써, 금속 필름에 회로 패턴을 에칭함으로써, 금속 필름에 회로 패턴을 펀칭함으로써, 또는 구리선 등의 회로 패턴을 형성함으로써 제조될 수 있다. 회로 패턴은 무선 주파수 식별(radio frequency identification; RFID) 회로 등과 같은 식별회로를 구비한다. 식별회로는 소정의 주파수에서 동작하도록 튜닝된 간단한 전기적 발진 회로(RCL 회로)이다. 상기 회로는 코일, 커패시터 및 칩상에 집적된 회로를 포함하고, 상기 칩은 판독장치를 구비한 통신용 RF부와 메모리를 포함한다. RCL회로의 커패시터도 또한 칩상에 집적될 수 있다.
도 2a 내지 도 2d는 캐리어 웹(1)상의 회로 패턴에 집적회로(14)를 부착시키는데 사용될 수 있는 가능한 부착 기술을 도시한다. 도 2a는 솔더 범프(solder bump; 20)를 도시하며, 이에 의해서 칩(14)상의 집적회로가 회로 패턴(13)에 부착된다. 솔더 범프(20)는 솔더 페이스트(soldering paste)로 형성된다.
도 2b는 등방성 도전성 접착제(22)가 회로 패턴에 부착된 접합부(22)를 도시한다. 금 또는 금과 니켈의 합금으로 구성될 수 있는 솔더 범프(21)가 등방성 도전성 접착제에 부착된다. 칩(14)의 집적회로는 솔더 범프에 부착된다.
도 2c는 솔더 법프(21)가 회로 패턴(13)과 칩(14)상의 집적회로 사이에 부착되며 비도전성 접착제(23)에 의한 캡슐층으로 포위된 접합부를 도시한다.
도 2d는 솔더 범프(21)가 회로 패턴(13)과 칩(14)상의 집적회로 사이에 부착되며 이방성 도전성 접착제(24)에 의한 캡슐층으로 포위된 접합부를 도시한다.
도 3은 캐리어 웹(1)과 커버 웹(2)을 포함하는 스마트 카드 웹을 도시한 것으로, 캐리어 웹(1)의 양측면에는 인터페이스(4)가 부착되어 있다. 캐리어 웹(1)의 표면에는 회로 패턴이 구비되는데, 이는 필름상에 전기전도성 프린팅 잉크로 회로 패턴을 프린팅함으로써, 금속 필름에 회로 패턴을 에칭함으로써, 금속 필름에 회로 패턴을 펀칭함으로써, 또는 구리선 등의 회로 패턴을 형성함으로써 제조될 수 있다. 회로 패턴은 칩(14)상의 집적회로를 구비한다. 집적회로(14)는 적합한 플립-칩(flip-chip) 기술에 의해 회로 패턴에 부착될 수 있는데, 상기 기술의 예로는 이방성 도전성 접착제 또는 필름(ACA 또는 ACF) 접합, 등방성 도전성 접착제(ICA) 접합, 비도전성 접착제(NCA) 접합, 솔더 플립-칩(FC) 접합, 또는 다른 가능한 금속 접합 등이 있다.
캐리어 웹(1)은 우수한 내열성 및 110℃ 이상의 바람직하게는 약 180℃의 연화 온도를 갖는 플라스틱 필름이다. 캐리어 웹(1)의 재료는 예컨대 폴리에스테르 또는 이축 배향 폴리프로필렌이 될 수 있으며, 이는 자외선 방사로 양생가능한 접착제를 사용할 수 있는 장점을 가진다.
커버 웹(2)이 캐리어 웹(1)의 양측면상의 인터페이스(4)에 부착되어, 외부 환경 및 화학물질로 부터 캐리어 웹(1)과 칩(14)상의 집적회로를 보호한다. 커버 웹(2)의 재료는 예컨대 폴리비닐 클로라이드, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 공중합, 폴리카보나이트, 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌 등과 같이 추가의 공정에 적합한 특성을 갖는 플라스틱 필름이다. 커버 웹(2)의 두께는 100∼200㎛가 바람직하다.
캐리어 웹(1)과 커버 웹(2)은 인터페이스(4)에서 서로 부착되어 있다. 접착제는 압력-민감 접착제(pressure-sensitive adhesive; PSA)를 사용할 수 있으며, 인터페이스(4)상에 적층된다. 접착제는 열, 방사선, 또는 전자기파에 의해서 가교화될 수 있는 접착제가 바람직한데, 이는 캐리어 웹(1)과 커버 웹(2)의 부착물상에 추가로 접착될 수 있기 때문이며 또는 만약 웹들을 서로 부착시키기를 목적한다면 그 후에 가능하기 때문이다. 따라서, 스마트 카드 웹의 표면이 평평해지도록 가교화되기 전에 일부 접착제가 칩의 표면으로부터 제거될 수 있다. 방사선에 의한 양생 방법은 자외선(UV) 방사, 마이크로파 방사, 또는 전자빔(EB)에 의한 양생 등이 이용될 수 있다. 접착제는 또한 종종 칩상에 집적회로를 부착시키는데 필요한 언더필(underfill)을 대신할 수 있다.
본 발명은 전술한 내용에 제한되지 않으며, 청구범위의 사상내에서 다양한 변형이 가능하다. 캐리어 웹과 커버 웹의 재료는 전술한 것과 다른 것을 사용할 수 있다. 본 발명의 주요 아이디어는 고온에 견딜 수 있는 재료가 캐리어 웹으로사용될 때 캐리어 표면상의 회로 패턴에 칩상의 집적회로를 부착하는 것이 추가의 공정없이 간단히 이루어질 수 있다는 것인데, 이는 추가 공정에 대한 우수한 특성을 갖는 커버 웹이 캐리어 표면에 부착되기 때문이다.

Claims (16)

  1. 스마트 카드 웹(W)으로서,
    적어도 110℃ 바람직하게는 약 180℃의 연화(softening) 온도를 갖는 캐리어 웹; 및
    110℃ 이하의 연화 온도를 갖는 커버 웹(2)을 포함하고, 상기 캐리어 웹과 상기 커버 웹은 서로 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 웹(1)의 양측면에 상기 커버 웹(2)이 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어 웹(1)의 재료는 폴리에스테르 또는 이축 배향 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버 웹(2)의 재료는 폴리비닐 클로라이드, 아크릴로니트릴/부타디엔/스티렌 공중합체, 폴리카보나이트, 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    집적회로(14)가 플립-칩 기술에 의해 상기 캐리어 웹(1)에 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 커버(2)는 열-봉합가능한(heat-sealable) 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 웹(1)과 상기 커버 웹(2)은 접착제에 의해 서로 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 접착제는 적층될 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  9. 스마트 카드 웹(W)의 제조 방법으로서,
    상기 스마트 카드 웹(W)은 서로 부착된 캐리어 웹(1)과 커버 웹(2)을 포함하는 연속적인 웹으로서 제조되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    회로 패턴(13)이 상기 캐리어 웹(1)의 표면상에 형성되고, 칩(14)상의 집적회로가 상기 회로 패턴(13)상에 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 칩(14)상의 집적회로는 플립-칩 기술에 의해 상기 회로 패턴에 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 칩(14)상의 집적회로는 상기 캐리어 웹(1)과 상기 커버 웹(2)이 서로 부착되는 것과 동일한 생산 라인에서 상기 회로 패턴(13)에 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 칩(14)상의 집적회로는 상기 캐리어 웹(1)과 상기 커버 웹(2)이 서로 결합되는 것과 상이한 생산 라인에서 상기 회로 패턴(13)에 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹 제조 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캐리어 웹(1)과 상기 커버 웹(2)은 적층될 수 있는 접착제에 의해서 서로 부착되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 접착제는 상기 캐리어 웹과 상기 커버 웹의 부착후 열, 방사선, 또는 전자기파에 의해 가교(crosslink)화되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 접착제는 자외선을 이용한 방사, 전자빔 또는 마이크로파 방사선에 의한 양생에 의해서 가교화되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 웹.
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