KR200333219Y1

KR200333219Y1 - 스마트카드의 알에프 안테나와 아이씨칩의 단자연결구조

Info

Publication number: KR200333219Y1
Application number: KR20-2003-0027372U
Authority: KR
Inventors: 김선섭; 이상훈
Original assignee: 김선섭
Priority date: 2003-08-26
Filing date: 2003-08-26
Publication date: 2003-11-12

Abstract

본 고안은 비접촉식 사용을 위한 RF 안테나가 내장된 플라스틱카드 형태의 스마트카드에 있어서 IC칩이 RF 안테나에 전기적으로 신뢰성 있게 본딩되도록 하는 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조에 관한 것이다. 본 고안의 단자연결구조는, 플라스틱시트에 내장된 RF 안테나와 IC칩을 전기적으로 연결하는 스마트카드의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조로서, 상기 IC칩(30)을 심어 넣어 장착하는 상기 플라스틱시트(10)의 칩장착부(11)에는, 상기 IC칩(30)의 RF 단자(31)에 대응하는 위치에 상기 RF 안테나(20)의 단자들(21)이 전기적으로 연결된 상태로 전도판(40)이 심어져 있다. 이로써 상기 전도판(40)이 노출되는 깊이까지 상기 칩장착부(11)를 밀링하여 여기에 상기 IC칩(30)을 심어 접합하면, 상기 RF 안테나(20)의 단자(21)와 상기 IC칩(30)의 RF 단자(31)가 상기 전도판(40)을 매개하여 상호 전기적으로 연결되어진다. 바람직하게 상기 전도판(40)은, 납판과 동판 중에 선택하여 사용할 수 있다.

Description

스마트카드의 알에프 안테나와 아이씨칩의 단자연결구조{Structure for Bonding Terminal of RF Antenna and IC-Chip in Smart Card}

(기술분야)

본 고안은 스마트카드의 RF 안테나와 IC칩 단자연결구조에 관한 것이며, 보다 상세하게는 비접촉식 사용을 위해 RF 안테나를 내장시킨 플라스틱카드 형태의 스마트카드에 있어서 IC칩이 RF 안테나에 전기적으로 신뢰성 있게 연결(본딩)되도록 하는 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조에 관한 것이다.

(배경기술)

널리 알려진 바와 같이, 저장기능, 연산기능 및 보안기능을 가지도록 마이크로프로세서, 운영체계, 보안모듈, 메모리 등을 구비한 IC칩(스마트칩)이 장착되어 있는 스마트카드는, 통신, 금융, 교육, 행정, 교통 등 사회 전체 분야에서 정보의 기록, 신원확인, 결제 등의 수단으로 널리 사용되고 있다.

스마트카드는 그 분류기준에 따라 여러 가지로 분류할 수 있지만, IC칩(스마트칩)의 데이터가 읽히는 방식에 따라, 크게 접촉식카드, 비접촉식카드 및 겸용카드로 구분한다.

접촉식카드는 이를 수용하는 인터페이스장치(Interface Device: 카드판독기, 리더기)에 삽입되었을 때 카드의 접점이 인터페이스장치의 접점에 접촉됨으로써 카드가 활성화되는 형태의 카드를 말하고; 비접촉식카드는 정보처리 기능에 필요한 연산소자와 기억소자는 접촉식카드와 동일하지만 카드내의 IC칩을 구동하기 위한전원공급은 카드 내의 코일(RF안테나)을 통해 이루어지고 인터페이스장치와의 무선 통신을 위하여 전자유도방식(유도기전력)을 이용하는 형태의 카드를 말하며; 겸용카드는 접촉식카드와 비접촉식카드의 기능을 모두 지원하는 형태로서, 콤비카드(Combi card)와 하이브리드 카드(Hybrid card)가 있다.

이와 같은 스마트카드는 최근 휴대전화기와 같은 통신단말 등에도 장착되어 결제수단 등으로 사용되지만, 전통적으로는 플라스틱시트에 접촉 및/또는 비접촉 IC칩을 내장한 플라스틱카드 형태의 스마트카드가 가장 일반적인 형태이며, 이때 비접촉식 카드나 겸용카드의 경우에는 RF 안테나를 플라스틱시트 속에 배선하게 된다.

도2는 일반적인 플라스틱 형태의 스마트카드(콤비카드)의 개략도이다. 도시된 바와 같이 콤비카드(100)는 다층으로 이루어진 플라스틱시트(110) 속에 RF 안테나(120)가 필요한 유도기전력을 형성하도록 수회 감겨 심어져 있고, IC칩(130)도 플라스틱시트(110)에 박아 넣어져 있으며, IC칩(130)의 RF 단자(131)는 RF 안테나(120)의 단자(양단)에 본딩되어져 있다.

도3에 도시된 바와 같이, ISO 표준의 스마트카드용 IC칩(130)에는 C1 내지 C8의 8개의 단자(C1은 전원공급단자, C2는 초기화 입력단자, C3은 클럭단자, C4는 예비단자, C5는 접지단자, C6은 프로그램 전압단자, C7은 직렬 데이터 입출력단자, C8은 예비단자)가 형성되어 있고, RF 안테나(120)는 예를 들어 상기 예비단자(C4, C8)에 본딩된다.

이와 같은 종래 플라스틱형 스마트카드(100)의 경우에는, 플라스틱시트(110)에 심어져 있는 RF 안테나(120)에 IC칩(130)을 본딩시킴에 있어서, 단자연결(본딩)에 신뢰성이 떨어지고, 낮은 신뢰성을 높이기 위해 취해진 조치로 인하여 RF 안테나의 인식거리가 불안정해지는 등의 단점이 있다.

도4와 도5는 종래 플라스틱형 스마트카드에서 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조를 보여주는 평면도와 단면도이다. 도시된 바와 같이, 플라스틱시트(110)에는 그 라미네이팅 과정에서 RF 안테나(120)가 심어 넣어지고, IC칩(130)은 그 장착위치인 칩장착부(111)를 밀링장치로 밀링하여 그 속에 심어 넣게 된다.

이때 칩장착부(111)의 밀링은 플라스틱시트(110)에 심어져 있는 RF 안테나(120)의 단자(121)가 노출되는 정도의 깊이까지 하게 되며, 밀링으로 형성한 칩장착부(111)에 IC칩(130)을 삽입하여 접합함으로써 RF 안테나(120)와 IC칩(130)의 전기적인 단자연결을 한다.

그러나, 이런 종래 스마트카드(100)의 단자연결구조는, 코일동선인 RF 안테나의 단자(121)의 접합기면이 매우 좁음에도 불구하고 그 좁은 접합기면을 그대로 이용하여 RF 안테나(120)에 IC칩(130)을 직접 본딩시키는 구조이므로, 본딩에 실패할 확률이 높고, 따라서 본딩 신뢰성이 낮게 된다.

또한 밀링장치로 칩장착부(111)를 밀링함에 있어서, 밀링장치가 직경이 작은 RF 안테나의 단자(121: 동선)의 노출여부를 검출하여 그 밀링 깊이를 결정할 때, 동선의 검출 불량으로 적당한 깊이로 밀링하지 못하게 되는 경우도 자주 발생한다.

이런 낮은 본딩 신뢰성을 높이기 위해, 도4에 도시된 바와 같이, RF 안테나(120)의 단자(121: 동선의 단부)를 칩장착부(111) 부분에서 지그재그로 배선하여 안테나와 IC칩(130)의 전기적 본딩의 확률을 높이는 구조가 채용되고 있다. 그러나 이런 지그재그 배선은 본딩의 신뢰성을 다소 높일 수 있는 장점은 있지만, 지그재그 배선의 어느 위치에서 IC 칩이 본딩되느냐에 따라 RF 안테나(120)의 주파수가 변동되어 그 기전력 특성이 영향 받게 되며, 이로써 스마트카드의 비접촉 인식 거리가 불안전하게 되는 문제점이 있다.

본 고안의 목적은, 전술한 바와 같은 플라스틱카드 형태의 스마트카드에 있어서의 RF 안테나와 IC 칩 사이의 본딩 신뢰성과 비접촉 인식거리 불안전에 관련된 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 플라스틱시트에서 RF 안테나와 IC칩을 전기적으로 본딩함에 있어서 RF 안테나의 인식거리를 불안정하게 하지 아니하면서도 RF 안테나와 IC칩 사이에 전기적 본딩에 신뢰성을 높이고자 하는 것이다.

도1은 본 고안에 따른 스마트카드에서의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조를 보여주는 스마트카드의 개략 단면도,

도2는 종래의 일반적인 플라스틱 형태의 스마트카드의 개략도,

도3은 ISO 표준의 스마트카드용 IC칩의 개략도,

도4는 종래 플라스틱형 스마트카드에서 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조를 보여주는 평면도,

도5는 종래 플라스틱형 스마트카드에서 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조를 보여주는 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1: 스마트카드 10: 플라스틱시트 11: 칩장착부

12: 펀치필름 12A: 단자접속구 13: 코어필름

14: 인레이 오버 필름 15: 프린트 필름 16: 오버레이 필름

20: RF 안테나 21: 단자 30: IC 칩

31: RF 단자 31A: 스터드범핑 40: 전도판

본 고안에 따라, 플라스틱시트에 내장된 RF 안테나와 IC칩을 전기적으로 연결하는 스마트카드의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조가 제공된다.

본 고안에 따른 단자연결구조에 있어서, 상기 IC칩을 심어 넣어 장착하는 상기 플라스틱시트의 칩장착부에는, 상기 IC칩의 RF 단자에 대응하는 위치에, 상기 RF 안테나의 단자들이 전기적으로 연결된 상태로 전도판이 심어져 있으며, 이로써 상기 전도판이 노출되는 깊이까지 상기 칩장착부를 밀링하여 여기에 상기 IC칩을 심어 접합하면, 상기 RF 안테나의 단자와 상기 IC칩의 단자가 상기 전도판을 매개하여 상호 전기적으로 연결되어 진다.

상기 전도판으로서는 상기 RF 안테나의 단자와 상기 IC칩의 단자를 전기적으로 연결할 수 있는 소재의 판이면 족하고, 바람직하게 전지 전도성이 높은 납판이나 동판 등을 사용할 수 있다.

바람직하게, 상기 IC칩의 RF 단자에 스터드범핑(31A)을 형성하여 상기 IC칩의 RF 단자와 상기 전도판과의 본딩 신뢰성을 더욱 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안에 따른 스마트카드의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 고안에 따른 스마트카드에서의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 고안의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다.

도1은 본 고안에 따른 스마트카드에서의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조를 보여주는 스마트카드의 개략 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 고안이 적용되는 플라스틱카드형 스마트카드(1)는, 전술한 종래의 플라스틱형 스마트카드와 마찬가지로 플라스틱시트(10) 속에 RF 안테나(20)와 IC칩(30)이 내장되어 그 단자들이 상호 전기적으로 연결된 구조의 스마트카드이다.

본 고안의 특징에 따라, 상기 플라스틱시트(10)에는 전도판(40)이 심어져 있다. 상기 전도판(40)은 IC칩(30)을 심어 장착하도록 상기 플라스틱시트(10)에 형성되는 칩장착부(11)에 대응하는 위치, 보다 구체적으로 IC칩(30)의 두 RF 단자(31)에 대응하는 위치에 각각 심어져 있으며, 이들 전도판(40)에는 RF 안테나(20)의 단자들(21)이 각각 전기적으로 연결되어 있다.

상기 전도판(40)으로서는 RF 안테나(20)의 단자(21)와 IC칩(30)의 RF 단자(31)를 전기적으로 연결할 수 있는 소재의 판이면 족하고, 바람직하게 전기 전도성이 우수한 납판이나 동판을 사용할 수 있다.

이에 따라, 플라스틱시트(10)에 위치 정해진 칩장착부(11)를 상기 전도판(40)이 노출되는 깊이까지 밀링하고, 여기에 IC칩(30)을 심어 접합하면, IC칩(30)의 RF 단자들(31)이 대응하는 각 전도판(40)에 접속되고, 이로써 RF 안테나(20)의 두 단자(21)와 IC칩(30)의 두 RF 단자(31)는 전도판(40)을 사이에 두고 상호 전기적으로 연결되어지게 된다.

이때 상기 IC칩(30)의 RF 단자(31)에는 예를 들어 도전성 접합제로 이루어진 스터드범핑(stud bumping: 31A)을 형성함으로써, IC칩(30)과 전도판(40) 사이에 본딩 신뢰성을 더욱 높일 수 있다. 도1에서는 RF 단자(31)에 스터드범핑(31A)이 형성되어 있음을 표시하기 위해 단자(31)를 돌출되게 도시하였다. 도1에서 도면번호 32는 IC칩(30)의 회로기판이고, 33은 IC칩(30)의 본체를 나타낸다.

이상과 같은 본 고안에 따른 단자연결구조를 구축하기 위한 예시적인 스마트카드의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 층구조를 가지는 플라스틱시트(10)의 대략 중심에 위치하는 펀치필름(12)에, IC칩(30)의 두 RF 단자(31)가 위치하게 되는 위치에 각각 단자접속구(12A)를 펀칭한다. 다음에 상기 펀치필름(12)의 표면에 코어필름(13)을 라미네이팅 시킨 후에, 상기 펀칭된 단자접속구(12A)의 위치에 맞게 전도판(40)을 각각 접합시킨다.

다음에, 펀치필름(12) 위에 RF 안테나(20)를 배선한 후에, RF 안테나(20)의 끝단(단자: 21)을 상기 전도판(40)에 각각 접합한다. 단자(21)의 접합은 공지의 도전성 접합제(conductive glue)나 고주파 솔더링 접합 방법 등을 사용할 수 있다.

RF 안테나(20) 배선된 쪽 펀치필름(12)에 인레이 오버 필름(inlay over film: 14)을 라이네이팅하고, 이어서 그 상하 양면에 프린트 필름(15)과 오버레이 필름(16)을 각각 라미네이팅시켜 플라스틱시트(10)를 완성시킨다(도1A).

그리고, 상기 단자접속구(12A)를 형성했던 상기 IC칩(30)이 장착되는 위치를 밀링장치로 밀링하여 칩장착부(11)를 형성하며, 밀링은 전도판(40)이 노출될 때까지 행한다(도1B).

밀링이 완료되면 칩장착부(11)에 IC칩(30)을 삽입하여 접합함으로써 IC칩(30)의 RF 단자(31)가 전도판(40)에 본딩되도록 한다.

이상과 같은 일련의 방법에 따라 구축된 본 고안의 단자연결구조는, 칩장착부(11)에서 상기 IC칩(30)의 RF 단자들(31)과 RF 안테나(20)의 단자들(21)이 각각 전기적으로 연결됨에 있어서 양 단자들이 직접적으로 연결되는 것이 아니라 RF 안테나의 동선보다 접합기면이 수배 넓은 전도판(40)을 매개하여 상호 본딩된다.

이상에서 설명한 본 고안에 따른 단자연결구조는, IC칩(30)의 RF 단자들(31)과 RF 안테나(20)의 단자들(21)을 전기적으로 연결시킴에 있어서, 종래와 같이 IC칩의 RF 단자(31)를 접합기면이 좁은 RF 안테나(20)의 단자(21)에 직접 본딩시키는 것이 아니라, 플라스틱시트(10)의 제조 과정에서 미리 그 위치를 특정하여 심어 놓은 접합기면이 충분히 넓은 전도판(40)을 매개하여 상호 본딩시키는 것이므로, RF 안테나 단자의 지그재그 배선과 같은 종래 구조가 유발했던 RF 안테나의 인식거리 불안정과 같은 문제를 유발하지 아니하면서도 RF 안테나와 IC칩을 신뢰성 있게 본딩할 수 있다는 효과가 있다.

Claims

플라스틱시트에 내장된 RF 안테나와 IC칩을 전기적으로 연결하는 스마트카드의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조에 있어서,

상기 IC칩(30)을 심어 넣어 장착하는 상기 플라스틱시트(10)의 칩장착부(11)에는, 상기 IC칩(30)의 RF 단자(31)에 대응하는 위치에 상기 RF 안테나(20)의 단자들(21)이 전기적으로 연결된 상태로 전도판(40)이 심어져 있어서, 상기 전도판(40)이 노출되는 깊이까지 상기 칩장착부(11)를 밀링하여 여기에 상기 IC칩(30)을 심어 접합하면 상기 RF 안테나(20)의 단자(21)와 상기 IC칩(30)의 RF 단자(31)가 상기 전도판(40)을 매개하여 상호 전기적으로 연결되어지는 것을 특징으로 하는, 스마트카드의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조.
제1항에 있어서, 상기 IC칩(30)의 RF 단자(31)에 스터드범핑(31A)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스마트카드의 RF 안테나와 IC칩의 단자연결구조.