KR20040006956A - 스마트 카드 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

스마트 카드 및 그의 제조방법이 개시된다. 안테나는 외부장치와 데이터를 송수신하고 전원을 공급받다. IC칩은 소정의 데이터를 저장 및 연산한다. 제1완충수단은 안테나를 구성하는 안테나코일의 양단에서 각각 연장되어 IC칩과 안테나를 결속하는 복수의 제1본딩밴드 각각에 연결되며, 신축가능한 형상을 가진다. 제2완충수단은 제1완충수단과 안테나코일 사이에 위치하며, IC칩의 실장영역에 대응되는 영역을 소정 횟수 둘러싼다. 본 발명에 따르면, 외부에서 장시간 카드의 만곡에 의해 접합부에 응력집중이 걸리더라도 톱니형상 및 루프형상의 완충부에 의해 COB와 안테나가 부착되어 있는 플라스틱 시트의 접합부에 걸리는 응력을 분산시킬 수 있다.

Description

스마트 카드 및 그의 제조방법{Smart card and manufacturing method of the same}
본 발명은 스마트 카드 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 마이크로 프로세서, 데이터 송수신 수단, 및 카드에 가해지는 응력에 대한 완충수단을 구비한 스마트 카드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
비접촉식 IC 카드는 플라스틱 재질의 카드에 마이크로 프로세서와 메모리를 내장한 IC칩과 코일 또는 평면 안테나로 구성된다. 비접촉식 IC 카드는 카드 리더기에 카드를 접촉시키지 않더라도 정보의 교환이 가능하며, 소형, 경량화 및 사용상의 편리함으로 인해 ID 카드, 지불수단 등의 용도로 광범위하게 사용되고 있다.
종래의 비접촉식 IC 카드는 필름상의 베이스에 도체박으로 된 루프 안테나가 피착된 내부시트와 내부시트에 탑재되고 루프안테나에 접속된 IC 칩을 갖고 내부시트는 루프안테나의 통과경로에 따라 리베팅등의 방법으로 앞면 및 뒷면에 설치되어 있다. 또한, 부분적으로 안테나 코일의 단면적을 오리피스상으로 개구면적을 줄였다가 넓히는 방식으로 여러 휨 응력완충영역을 갖추고 있다.
이러한 비접촉식 IC 카드는 내부시트와 IC 칩이 부설된 PCB의 재질이 상이하고 내부시트의 연성이 PCB보다 양호하기 때문에 ACF, Silverpaste, soldering, gold bumping 등으로 이루어진 접합부에 집중응력이 걸리게 된다. 종래의 비접촉식 IC 카드는 이러한 집중응력에 의한 접속부의 파손을 방지하기 위해 휨 응력 완충영역을 갖추고 있지만 이는 완충영역이 파손되지 않는다는 가정에서나 가능하다. 나아가, 실제로는 응력집중이 대부분 COB에 있는 접합부에 발생되어 종래의 비접촉식 IC 카드에 구비되어 있는 완충영역만으로는 루프안테나와 접속부의 파손을 방지하기는 어렵다.
한편, 완충영역에 의한 카드의 파손방지 기술은 에칭타입(PVC또는 PET sheet위에 전기전도도가 우수한 재질로 도금한 이용한 도체막의 루프안테나)의 안테나를 제작할 때는 적용할 수 있으나, IC 카드에 구비된 안테나가 코일을 이용한 루프안테나인 경우에는 적용이 곤란하다는 문제가 있다. 그러나 에칭타입의 안테나에서는 실제로 접속부에 발생되는 국부 응력집중이 완충영역에 의해서 제거되지 않는다. 따라서, 코일타입(wired type)의 안테나가 응력집중을 분산시키기 위한 적합한 구조이나 상술한 바와 같이 완충구조의 형성이 용이하지 않음으로 인해 양산성이 떨어진다는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 카드가 만곡되었을 때 IC칩이나 루프안테나와의 접속부에 응력집중이 발생하지 않도록 하는 구조를 가진 스마트 카드 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 콤비카드의 분해 사시도,
도 2a는 플라스틱 패키지(130)의 상세한 구성을 도시한 도면,
도 2b는 완충부(280)의 상세구성을 도시한 도면,
도 3a 내지 도 3c는 각각 접촉용으로 사용되는 COB(300)의 평면도, 저면도 및 측면도,
도 4는 본 발명에 따른 콤비카드의 제조공정의 수행과정을 도시한 흐름도, 그리고,
도 5는 COB(300)를 장착하기전 포켓(230)이 형성되어 있는 카드 패키지를 도시한 도면이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 스마트 카드는, 외부장치와 데이터를 송수신하고 전원을 공급받는 안테나; 소정의 데이터를 저장 및 연산하는 IC칩; 및 상기 안테나를 구성하는 안테나코일의 양단에서 각각 연장되어 상기 IC칩과 상기 안테나를 결속하는 복수의 제1본딩밴드 각각에 연결되며, 신축가능한 형상을 가지는 복수의 제1완충수단;을 갖는다.
바람직하게는, 상기 제1완충수단과 상기 안테나코일 사이에 위치하며, 상기 IC칩의 실장영역에 대응되는 영역을 소정 횟수 둘러싸는 제2완충수단을 더 구비한다.
상기 제1완충수단은 톱니형상의 코일이고, 상기 IC칩은 COB(Chip On Board)형태로 제작되며, 상기 COB는 상기 IC칩과 상기 완충코일이 접속하는 양측면에 복수의 홈이 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1완충수단은 적층되는 복수의 플라스틱 시트 중 하나에 형성되며, 상기 제1완충수단이 형성되어 있는 플라스틱 시트에 접하는 플라스틱 시트들은 상기 제1완충수단과 접촉하는 영역에 형성된 통공을 갖는다. 나아가, 상기 제1완충수단이 형성되어 있는 플라스틱 시트는 상기 제1완충수단이 설치되는 영역에 형성된 통공을 갖는다.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 스마트 카드 제조방법은, (a) 안테나, IC칩과 상기 안테나를 결속하는 복수의 제1본딩밴드, 및 상기 안테나를 구성하는 안테나코일의 양단에서 각각 연장되어 상기 복수의 제1본딩밴드 각각에 연결되며 신축가능한 형상을 가지는 복수의 제1완충수단을 카드본체에 실장하는 단계; (b) IC칩을 보드에 본딩한 후 수지로 몰딩하여 COB(Chip On Board)를 제조하는 단계; 및 (c) 상기 카드본체에 상기 COB를 장착하는 단계;를 포함한다.
바람직하게는, 상기 (a)단계에서 상기 제1완충수단과 상기 안테나코일 사이에 위치하며, 상기 IC칩의 실장영역에 대응되는 영역을 소정 횟수 둘러싸는 제2완충수단이 더 실장된다.
상기 제1완충수단은 톱니형상의 코일이고, 상기 (b)단계는 상기 COB의 상기 IC칩과 상기 완충코일이 접속하는 양측면에 복수의 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제1완충수단은 적층되는 복수의 플라스틱 시트 중 하나에 형성되며, 상기 제1완충수단이 형성되어 있는 플라스틱 시트에 접하는 플라스틱 시트들은 상기 제1완충수단과 접촉하는 영역에 형성된 통공을 갖는다. 나아가,상기 카드본체는 상기 제1완충수단이 실장되는 영역에 형성된 통공을 갖는다.
이에 의해, 외부에서 장시간 카드의 만곡에 의해 접합부에 응력집중이 걸리더라도 톱니형상 및 루프형상의 완충부에 의해 COB와 안테나가 부착되어 있는 플라스틱 시트의 접합부에 걸리는 응력을 분산시킬 수 있다.
이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 스마트 카드에 대해 상세하게 설명한다. 후술하는 스마트 카드는 유도 전자기 커플링을 이용하는 비접촉식 카드와 접촉식 카드가 결합된 접촉식/비접촉식 공용 카드(이하, 콤비카드라 함)를 예로 들어 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 콤비카드의 분해 사시도이다.
도 1을 참조하면, 콤비카드(100)는 안테나(110), IC칩(120), 및 플라스틱 패키지(130)를 갖는다. 이러한 구성을 갖는 콤비카드(100)는 카드리더기에서 발생한 유도전류와 정보신호가 IC 칩(120)으로 인가되어 CPU가 구동되고 가공된 데이터를 카드 리더기로 전송하는 동작을 수행한다. 콤비카드(100)가 정상적으로 동작하기 위해서는 무엇보다도 안테나(110)가 정상적으로 동작해야 한다. 이를 위해, COB(140)의 본딩패드와 안테나(110)의 접합의 안정성이 절대적으로 요구된다.
안테나(110)는 코일타입, 에칭타입, 임베디드타입 등 다양한 형태로 제작될 수 있으며, 카드 리더기에 의해 형성된 전자기장에 의해 전력을 공급받고 카드 리더기와의 데이터를 송수신하는 수단이다. 이하에서는 코일타입의 안테나를 예로 들어 설명한다.
IC 칩(120)은 가로*세로가 14㎜*12㎜인 사각형 칩으로 CPU, RAM, ROM,EEPROM, 전원부 및 인터페이스부를 갖는다. IC 칩(120)을 구성하는 각각의 구성요서의 기능 및 동작은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자라면 용이하게 알 수 있는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.
플라스틱 패키지(130)는 PVC, PET 등으로 제작되며, 복수의 시트로 이루어져 콤비카드(100)의 본체를 구성한다. 플라스틱 패키지(130)에는 비접촉식 카드기능을 위한 마그네틱 테이프가 부설되고 안테나(110)가 실장되며, IC 칩(120)이 실장되어 있는 COB(Chip On Board)(300)가 장착된다.
도 2a는 플라스틱 패키지(130)의 상세한 구성을 도시한 도면이다. 도 2a를 참조하면, 플라스틱 패키지(130)는 하부시트(200), 안테나(110)가 실장되는 내부시트(210), 및 COB(140)가 삽입되는 상부시트(220)로 구성된다. 마그네틱 테이프는 통상 하부시트(200)의 외면에 부설된다. 상부시트(220)에는 COB(300)를 장착하기 위한 포켓(230)이 형성된다. 내부시트(210)와 하부 및 상부시트(200, 220) 사이에는 각각 보조시트(240, 250)가 삽입될 수 있다. 이 때, 보조시트(240, 250)에는 안테나(110)와 IC 칩(120)을 결속하고 제1완충부(282, 284)의 유동공간을 제공하기 위해 COB(300)가 놓일 위치의 상하 각각에 통공(242, 244, 252, 254)이 형성된다.
한편, 내부시트(210)에는 COB(300)가 삽입되는 지점에 응력집중을 방지하기 위한 완충부(280)가 설치된다. 도 2b에는 완충부(280)의 상세구성이 도시되어 있다. 도 2b를 참조하면, 완충부(280)는 톱니형태의 제1완충부(282, 284) 및 루프코일형태의 제2완충부(286)로 구성된다. 제1완충부(282, 284)는 콤비카드가 외력에 의해 변형되는 경우 길이방향으로 연장됨으로써 안테나(110)와 내부시트(210)에 구비된 본딩패드(288, 290)의 접속부분에서 발생되는 응력집중을 완화시킨다.
내부시트(210)의 제1완충부(282, 284)가 위치하는 영역에는 통공(도면에는 도시되어 있지 않음)이 형성된다. 내부시트(210)에 형성된 통공은 제1완충부(282, 284)가 유동할 수 있는 공간을 제공한다. 이 때, 제1완충부(282, 284)가 내부시트(210)에 설치되기 전에 통공을 형성할 수도 있으나 제조공정상 제1완충부(282, 284)가 내부시트(210)에 설치된 후 통공을 형성하는 것이 바람직하다. 통공은 내부시트(210)의 제1완충부(282, 284)가 설치된 영역을 녹이거나 기타 제1완충부(282, 284)의 손상없이 내부시트(210)를 구성하는 물질을 제거하는 방법에 의해 형성된다.
제2완충부(286)는 일단이 참조번호 282인 제1완충부로부터 연장되며, COB(300)가 장착되는 영역의 주위를 수회(일예로, 2회) 턴한 후 카드 외측부에 부설된 안테나(110)에 연결된다. 또한, 제2완충부(286)의 타단은 안테나(110)로부터 연장되어 참조번호 284인 제1완충부에 연결된다. 제2완충부(286)는 안테나(110)와 내부시트에 구비된 본딩패드(288, 290)의 접속부분에 가해지는 장력을 수직방향과 수평방향으로 분산시킨다. 이러한 제2완충부(286)는 다양한 형상으로 내부시트(210)에 실장될 수 있으며, 특히 제2완충부(286)를 원형으로 형성하면 장력을 접선방향과 법선방향으로 분산시킬 수 있다.
IC 칩(120)은 FR4로 이루어진 박막으로 된 얇은 PCB에 실장된다. IC 칩(120)이 실장되어 잇는 PCB를 COB(Chip On Board)(300)라 한다. 도 3a 내지 도 3c에는 접촉용으로 사용되는 COB(300)의 평면도, 저면도 및 측면도가 도시되어 있다. 도3a 내지 도 3c를 참조하면, COB(300)는 중앙에 8개의 핀을 갖는 IC 칩(120)이 위치하며, 본딩패드(310, 320)가 위치하는 지점에 ㄷ자형의 홈(330, 340)이 형성되어 있다. IC 칩(120)은 본딩패드에 의해 COB(300)와 와이어본딩되며, 경화성수지(350)로 몰딩된다. COB(300)는 내부시트(210)와의 결합을 위해 후면에 본딩패드(310, 320)를 구비한다.
본딩패드와 인접한 지점에 형성된 ㄷ자형의 홈(330, 340)을 통해 완충부(280)로부터 연장된 코일이 진입함으로써 플라스틱 패키지(130)와 COB(300)의 재질차이로 인한 상대적인 강도차이로 집중응력이 발생해도 홈(330, 340)의 위치상 굽힘응력이 작게 발생한다. 또한, 홈(330, 340)의 가장자리에서 코일이 피봇형태가 되어 가장자리에서의 급격한 응력집중을 차단할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 콤비카드의 제조공정의 수행과정을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 내부시트(210)에 안테나(110) 및 완충부(280)를 실장한다(S400). 이 때, 완충부(280)는 상부시트(220)의 COB(300)가 형성될 위치에 대응되는 영역에 실장된다. 선택적으로 내부시트(210)의 제1완충부(282, 284)가 위치하는 영역에는 통공(도면에는 도시되어 있지 않음)이 형성될 수 있다. 내부시트(210)에 형성된 통공은 제1완충부(282, 284)가 유동할 수 있는 공간을 제공한다. 이 때, 제1완충부(282, 284)가 내부시트(210)에 설치되기 전에 통공을 형성할 수도 있으나 제조공정상 제1완충부(282, 284)가 내부시트(210)에 설치된 후 통공을 형성하는 것이 바람직하다. COB(300)는 도금한 PCB원판의 표면에 IC칩(120)을 실장한 후 어태칭, 큐링, 및 본딩과정을 거친 다음 에폭싱 및 큐링 과정을 수행함으로써 제조된다(S410). 완성된 COB(300)는 도 3a 내지 도 3c에 도시되어 있다.
다음으로, 하부시트(200), 내부시트(210), 및 상부시트(220)를 적층한 후 접합한다(S420). 이 때, 내부시트(210)와 하부 및 상부시트(200, 220) 사이에 각각 보조시트(240, 250)를 추가로 삽입할 수 있다. 보조시트(240, 250)는 안테나(110)와 IC 칩(120)을 결속하고 제1완충부(282, 284)의 유동공간을 제공하기 위해 COB(300)가 놓일 위치의 상하 각각에 통공(242, 244, 252, 254)을 갖는다.
시트의 접합을 완료한 후 COB(300)를 접합하기 위해 COB(300)가 놓일 위치에 포켓(230)을 형성한다(S430). 도 5에는 COB(300)를 장착하기전 포켓(230)이 형성되어 있는 카드 패키지가 도시되어 있다. 포켓(230)을 형성한 후 COB(300)를 포켓(230)에 장착한다(S440). 이때 COB(300)의 본딩패드(310, 320)와 톱니형태의 제1완충부(282, 284)가 형성되어 있는 안테나(110)의 종단은 도전성 접착제,실버 페이스트, 솔더, 골드범퍼 등에 의해 접합된다. 접합이 완료되면, COB(300)와 내부시트(210) 사이에는 일정정도의 공간이 형성된다. 제1완충부(282, 284)는 이 공간에 위치하게 되며, 제1완충부(282, 284)의 각 종단부는 COB(300)에 형성되어 있는 ㄷ자형 홈을 가로질러 내부시트(210)에 구비된 본딩패드(288, 310)와 COB(300)에 구비된 본딩패드(290, 320)에서 접점이 이루어진다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
본 발명에 따르면, 외부에서 장시간 카드의 만곡에 의해 접합부에 응력집중이 걸리더라도 톱니형상의 완충부의 변형에 의해 코일종단에서의 장력이 완화되며, COB 주위에 형성되어 있는 루프형상의 완충부에 의해 COB와 안테나가 부착되어 있는 플라스틱 시트의 접합부에 걸리는 응력을 분산시킬 수 있다. 또한, 안테나가 부착되는 플라스틱 시트의 상하에 적층되는 플라스틱 시트에 형성된 통공에 의해 톱니형상의 완충부가 일정정도 유동할 수 있는 공간을 제공함으로써, 집중응력의 발생시 톱니형상의 완충부의 변형을 가능하게 하여 응력을 분산시킬 수 있다.
나아가, COB가 안테나와 접속하는 지점에 홈을 형성함으로써, COB의 재질과 카드 패키지의 재질의 강도차이로 인한 COB의 끝단에 연결되는 코일부분에서의 집중응력의 발생을 방지할 수 있다. 또한 COB 주위에 형성된 코일형태의 완충부는 카드 리더기가 발생한 전자장을 최대한 끌어들여 최대 유도전력을 발생시켜 통신거리를 최대화할 수 있다.

Claims (15)

  1. 외부장치와 데이터를 송수신하고 전원을 공급받는 안테나;
    소정의 데이터를 저장 및 연산하는 IC칩; 및
    상기 안테나를 구성하는 안테나코일의 양단에서 각각 연장되어 상기 IC칩과 상기 안테나를 결속하는 복수의 제1본딩밴드 각각에 연결되며, 신축가능한 형상을 가지는 복수의 제1완충수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1완충수단과 상기 안테나코일 사이에 위치하며, 상기 IC칩의 실장영역에 대응되는 영역을 소정 횟수 둘러싸는 제2완충수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1완충수단은 톱니형상의 코일인 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 IC칩은 COB(Chip On Board)형태로 제작되며,
    상기 COB는 상기 IC칩과 상기 완충코일이 접속하는 양측면에 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1완충수단은 적층되는 복수의 플라스틱 시트 중 하나에 형성되며,
    상기 제1완충수단이 형성되어 있는 플라스틱 시트에 접하는 플라스틱 시트들은 상기 제1완충수단과 접촉하는 영역에 형성된 통공을 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 제1완충수단이 형성되는 플라스틱 시트는 상기 제1완충수단이 형성되는 영역에 형성된 통공을 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  7. 외부장치와 데이터를 송수신하고 전원을 공급받는 안테나;
    소정의 데이터를 저장 및 연산하는 IC칩; 및
    상기 안테나를 구성하는 안테나코일의 양단으로부터 연장되며, 상기 IC칩의 실장영역에 대응되는 영역을 소정 횟수 둘러싸는 완충코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 IC칩은 COB(Chip On Board)형태로 제작되며,
    상기 COB는 상기 IC칩과 상기 완충코일이 접속하는 양측면에 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  9. 외부장치와 데이터를 송수신하고 전원을 공급받는 안테나; 및
    소정의 데이터를 저장 및 연산하는 IC칩;을 포함하며,
    상기 IC칩은 COB(Chip On Board)형태로 제작되고,
    상기 COB는 상기 IC칩과 상기 완충코일이 접속하는 양측면에 복수의 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  10. (a) 안테나, IC칩과 상기 안테나를 결속하는 복수의 제1본딩밴드, 및 상기 안테나를 구성하는 안테나코일의 양단에서 각각 연장되어 상기 복수의 제1본딩밴드 각각에 연결되며 신축가능한 형상을 가지는 복수의 제1완충수단을 카드본체에 실장하는 단계;
    (b) IC칩을 보드에 본딩한 후 수지로 몰딩하여 COB(Chip On Board)를 제조하는 단계; 및
    (c) 상기 카드본체에 상기 COB를 장착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 (a)단계에서 상기 제1완충수단과 상기 안테나코일 사이에 위치하며, 상기 IC칩의 실장영역에 대응되는 영역을 소정 횟수 둘러싸는 제2완충수단을 더 실장하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조방법.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 제1완충수단은 톱니형상의 코일인 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조방법.
  13. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 (b)단계는 상기 COB의 상기 IC칩과 상기 완충코일이 접속하는 양측면에 복수의 홈을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조방법.
  14. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 카드본체는 적층된 복수의 플라스틱 시트로 구성되며,
    상기 제1완충수단이 형성되어 있는 플라스틱 시트에 접하는 플라스틱 시트들은 상기 제1완충수단과 접촉하는 영역에 형성된 통공을 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조방법.
  15. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 카드본체는 상기 제1완충수단이 실장되는 영역에 형성된 통공을 갖는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조방법.
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