KR20080005364A - 스마트 카드 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20080005364A
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싱글톤 로버트
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이노배티어, 인코프레이티드
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Abstract

본 발명은 스마트 카드(1) 및 그 스마트 카드를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 스마트 카드는 상단면(11)과 하단면(12)를 가지는 인쇄회로기판(10), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 부착되는 복수의 회로부품(20), 상기 인쇄회로기판의 상단면에 부착되는 필러기판(30), 상기 인쇄회로기판의 하단면에 부착되는 하단 오버레이(40), 상기 인쇄회로기판의 상단면 위로 배치되는 상단 오버레이(50) 및 상기 인쇄회로기판의 상단면과 상기 상단 오버레이 사이에 배치되는 열경화성 중합체 층(60)으로 이루어진다.
스마트 카드

Description

스마트 카드 및 그 제조방법{A SMART CARD AND METHOD FOR MANUFACTURING A SMART CARD}
일반적으로, 스마트 카드는 신용카드, 은행카드, ID 카드, 전화카드, 보안카드 또는 유사 장치로서 사용된다. 스마트 카드는 일반적으로 플라스틱판으로 이루어진 여러 층을 샌드위치 배열로 조립함으로써 제조된다. 나아가, 스마트 카드는 스마트 카드로 하여금 다수의 기능을 수행할 수 있도록 해 주는 전자 부품를 포함하고 있다.
유럽 특허 제0 350 179호는 스마트 카드의 두개의 표면층 사이에 개재되어 있는 플래스틱 재질 층내에 전자 회로가 밀봉되어 있는 스마트 카드를 개시한다. 상기 방법은 몰드의 측면에 높은 인장 강도를 가지는 부재를 접촉시키고, 상기 측면에 대응되게 스마트 카드의 전자 부품를 위치시키고, 상기 몰드내에 반응 중합체 재료를 주입하여 전자 부품를 밀봉시키는 단계를 포함한다.
유럽 특허출원 제95400365호는 비접촉 스마트 카드를 제조하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 상부의 열가소성제 판과 하부의 열가소성제 판 사이의 빈 공간에 전자 모듈을 위치시켜 고정시키는 경질 프레임을 이용한다. 상기 프레임이 상기 하부의 열가소성제 판에 기계적으로 부착된 다음, 상기 빈 공간은 중합체 수지 재료로 충진된다.
미국 특허 제5,399,847호는 3개의 층, 즉 제1 외부층, 제2 외부층 및 중간층으로 이루어지는 신용카드를 개시한다. 상기 중간층은 열가소성 바인딩 재료를 주입하여 형성되는데, 열가소성 바인딩 재료는 스마트 카드의 전자소자(예컨대, IC 칩 및 안테나)를 중간층 재료내에 밀봉시킨다. 상기 바인딩 재료는 코폴리아미드 또는 공기와 접하여 경화되는 적어도 두개의 화학 반응 성분을 가지는 아교로 구성하는 것이 바람직하다. 스마트 카드의 상기 외부층은 폴리비닐 클로라이드 또는 폴리우레탄과 같은 다양한 종류의 중합 물질로 구성될 수 있다.
미국 특허 제5,417,905호는 플라스틱 신용카드를 제조하는 방법을 개시하는데, 두개의 셸(shell)로 이루어진 몰드 툴은 카드를 제조하기 위한 캐비티를 한정하도록 근접 배열 설치되어 있다. 라벨 또는 이미지 서포트가 각각의 몰드 셸내에 배치된다. 그 다음, 몰드 셸은 접하게 합쳐지고 몰드내에 주입된 열가소성 재료가 카드를 형성하게 된다. 유입되는 플라스틱은 라벨 또는 이미지 서포트를 각각의 몰드면에 대항되게 가압하게 된다.
미국 특허 제5,510,074호는 실질적으로 평행한 측면, 적어도 하나의 측면에 그래픽 소자를 가지는 서포트 부재, 칩에 고정되는 접촉 어레이를 포함하는 전자 모듈을 구비하는 카드 본체를 포함하는 스마트 카드를 제조하는 방법을 개시한다. 상기 제조 방법은 일반적으로 (1)카드의 크기와 모양을 정의하는 몰드내에 서포트 부재를 배치시키는 단계; (2) 상기 서포트 부재를 몰드의 제1 주된 벽에 대응되게 유지시키는 단계; (3) 빈 공간에 의해 정의되는 부피내에 열가소성 재료를 주입하 여 서포트 부재에 의해 차지되지 않은 부피 부분에 충진시키는 단계; (4) 주입된 재료가 완전히 응고되기 전에 열가소성 재료내의 적정 위치에 전자 모듈을 삽입시키는 단계를 포함한다.
미국 특허 제4,339,407호는 특정 구멍과 함께 평활부, 홈, 혹(boss)의 특정 배열로 이루어진 벽을 가지는 캐리어 형태의 전자 회로 밀봉 장치를 개시한다. 몰드의 벽 부분은 회로 어셈블리를 소정 정렬로 이루어지도록 유지시킬 수 있다. 상기 캐리어의 벽은 다소 탄성 재료로 이루어져, 스마트 카드의 전자 회로의 삽입을 용이하게 한다. 상기 캐리어는 외부 몰드내에 삽입될 수 있다. 이는 캐리어 벽을 서로 대향되게 이동시켜 열가소성 재료를 주입하는 동안 상기 전자 부품을 정렬된 상태로 견고하게 유지시키기 위함이다. 상기 캐리어 벽의 외측은 몰드 벽상의 멈춤쇠와 결합되는 돌출부를 구비하는데, 이는 캐리어를 몰드내에 위치 또는 고정시키게 된다. 상기 몰드는 또한 채워진 가스를 방출시키는 홀을 구비한다.
미국 특허 제5,350,553호는 주입 몰딩 기계에서 장식 패턴을 가지며 전자 회로가 배치된 플라스틱 카드를 제조하는 방법을 개시한다. 상기 방법은 (a)주입 몰딩 기계내의 개방된 몰드 캐비티위로 필름(예컨대, 장식 패턴을 가지는 필름)을 도입시켜 배치시키는 단계; (b)상기 필름이 그 내부의 위치에 고정되도록 상기 몰드 캐비티를 폐쇄시키는 단계; (c)몰드내의 구멍을 통하여 전자 회로 칩을 몰드 캐비티내로 삽입시켜, 상기 칩을 캐비티내에 위치시키는 단계; (d)열가소성 서포트 조성물을 몰드 캐비티내로 주입하여 일체화된 카드를 형성하는 단계; 및 (e)모든 종류의 과잉 재료를 제거하고 몰드 캐비티를 개방시키고 카드를 떼어내는 단계를 포 함한다.
미국 특허 제4,961,893호는 집적 회로 칩을 지지하는 서포트 소자가 주된 특징인 스마트 카드를 개시한다. 서포트 소자는 칩을 몰드 캐비티내측에 위치시키기 위하여 사용된다. 카드 본체는 플라스틱 재료를 캐비티내에 주입하여 형성되는데, 상기 칩은 전적으로 플라스틱 재료내에 실장되게 된다. 일부 실시예에서, 서포트의 모서리부는 각각의 몰드의 표면 사이에 클램핑되어 고정된다. 서포트 소자는 최종 카드로부터 벗겨지는 필름일 수도 있고 또는 카드의 필수 부분으로 남는 판일 수도 있다. 만약 서포트 소자가 벗겨지는 필름이면, 거기에 포함된 모든 그래픽 소자는 전사되어 카드상에 보여지게 남는다. 만약 서포트 소자가 카드의 필수 부분으로 남으면, 그와 같은 그래픽 소자는 카드의 면상에 형성되어 카드 사용자에게 보여질 수 있다.
미국 특허 제5,498,388호는 관통 구멍을 가지는 카드 기판을 포함하는 스마트 카드 장치를 개시한다. 반도체 모듈은 상기 관통 구멍상에 장착된다. 수지가 관통 구멍내로 주입되어, 단지 반도체 모듈의 외부 접속용 전극 단자면 하나가 노출되도록 수지 몰딩이 이루어진다. 카드는 관통 구멍을 가지는 카드 기판을 두개의 대응하는 몰딩 다이의 하부 몰드상에 장착시키고, 반도체 모듈을 상기 카드 기판의 관통 구멍상에 장착시키고, 게이트를 가지는 상부 다이를 하부 다이위로 죄어 주고, 수지를 게이트를 통하여 관통 구멍내로 주입시킴으로써 완성된다.
미국 특허 제5,423,705호는 디스크 본체를 가지는 디스크를 개시하는데, 디스크 본체는 열가소성 주입 몰드 재료 및 그 디스크 본체에 완전히 결합되는 라미 네이트 층으로 이루어진다. 상기 라미네이트 층은 외부의 투명한 박편과 내부의 희고 불투명한 박편을 포함한다. 이미징 재료는 상기 박편들 사이에 샌드위치 모양으로 끼워진다.
미국 특허 제6,025,054호는 전자 장치를 스마트 카드의 코어층으로 되는 열경화성 재료내에 침지하는 동안에, 전자 장치를 제자리에 유지시키기 위해 저수축성 아교를 사용하여 스마트 카드를 제조하는 방법을 개시한다.
일반적으로, 상술된 스마트 카드를 제조하는 방법은 전자 부품, 모듈 또는 어셈블리를 스마트 카드 내측에 적절히 위치시켜 고정하는 것과 관련된다. 만약 전자 부품가 적당하게 부착되지 않으면, 그것들은 열가소성 재료가 다소 높은 열경화성 주입 압력의 영향하에서 카드틀, 카드코어틀, 또는 캐비티내로 주입될 때, 무작위의 위치로 이동될 것이다. 상술된 종래 기술은 열가소성제 주입 공정 동안에 전자 소자를 위치 및 고정시키기 위하여 종종 사용되는 프레임 또는 서포트와 같은 다양한 홀딩 부재를 사용하는 것을 개시한다. 그러나, 열경화성 재료의 주입 공정 동안에 전자 부품를 제자리에 유지시키기 위하여 단단하고 날카롭게 정의된 본체를 가지는 비교적 큰 기계적 홀딩 장치를 사용하는 것은 많은 문제점을 야기시킨다. 예컨대, 비교적 큰 홀딩 장치(예컨대, 그러한 장치가 유지시키는 전자 부품와 비교하여 큰)의 본체는 카드의 일반적(및 비정상적) 사용시 마주치는 충격, 굴곡 및/또는 비틀림에 의해 종종 악영향을 받을 수 있다. 상기와 같은 힘에 의해 초래되는 손상을 최소화하기 위하여, 단단하고 날카롭게 정의된 본체의 일부에 의해 유지되는 전자 부품는 스마트 카드의 코너부에 종종 위치되게 된다. 이러한 위치적 제한 은 통상적으로 카드에 배치될 수 있는 전자 부품의 크기와 개수를 줄이게 된다.
게다가, 이러한 비교적 큰 홀딩 장치를 제조하기 위하여 사용되는 재료의 팽창계수와 카드의 다른 부품의 팽창 계수의 차이에 기인하여, 전자 부품 홀딩 장치를 포함하는 최종 카드의 외부 표면상에 변형이 자주 일어나게 된다. 상기 변형은 카드가 어떤 카드 리딩 기계내의 카드 수용부내에 완벽하게 편평하게 놓여지는 것을 막게 된다.
일부 스마트 카드 제조사는 이러한 문제점을 홀딩 장치의 사이즈 및/또는 본체를 줄임으로써 해결하고자 하는데, 이는 열가소성제 주입 공정 동안에 홀더(및 홀더가 유지시키는 전자 부품)를 카드-틀 캐비티내에 견고하게 위치시키기 위하여 (기계적으로 상호 접속시키는 락킹 장치 보다는) 다양한 아교를 사용하여 시도되고 있다. 그러나, 홀더 장치를 고정시키기 위하여 아교를 사용하는 것은 또다른 문제점을 야기시키게 된다.
미국 특허 제6,025,054호는 카드의 코어층을 형성하는 열경화성 재료를 주입하는 동안에, 전자 소자를 위치 및 유지시키기 위하여 경화된 저수축성 아교를 사용함으로써 스마트 카드를 제조하는 방법을 개시한다. 미국 특허 제6,025,054호에 개시된 방법은 상당한 결점을 가지고 있다. 주로, 개시된 방법은 뒤틀림 및 열경화성 재료의 경화에 의해 야기되는 바람직하지 않은 물리적 결함을 가지고 있다. 게다가, 상기 방법은 하나 또는 두개의 부품을 가지는 카드에만 적합하므로, 그 기능을 제한시키는 결점을 가진다. 또한, 상기 미국 특허에 개시된 방법은 스마트 카드내에 빈 공간 및 공기 버블과 같은 결합을 야기시키는데, 이는 카드내의 전자 부품의 기하학적 모양이 열경화성 재료의 흐름을 방해하여, 공기가 스마트 카드의 코어로부터 배출되는 것 보다 더 빨리 열경화성 재료가 부품 주위로 흐르기 때문이다. 게다가, 상기 미국 특허는 주문형 장비를 사용해야만 하므로, 그 응용 범위를 상당히 제한하는 한계를 가지고 있다.
따라서, 비틀림 및 다른 바람직하지 않은 물리적 결함을 보이지 않으면서도 다수의 전자 부품을 수용할 수 있는 스마트 카드 및 그 제조 장법에 대한 요구가 있어 왔다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 본 발명은 상단면과 하단면를 가지는 인쇄회로기판, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 부착되는 복수의 회로부품, 상기 인쇄회로기판의 상단면에 부착되는 필러 기판, 상기 인쇄회로기판의 하단면에 부착되는 하단 오버레이, 상기 필러 기판의 상단면 위로 배치되는 상단 오버레이, 및 상기 필러 기판과 상기 복수의 회로부품의 상단면과 상기 상단 오버레이 사이에 배치되는 코어층을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드를 개시한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 본 발명은 상단면과 하단면을 가지며, 상단면상에 회로 트레이스를 구비하는 인쇄회로기판을 제공하는 단계, 복수의 개구부를 가지는 필러 기판을 상기 인쇄회로기판의 상단면에 부착시키는 단계, 복수의 회로부품을 상기 복수의 필러 기판의 개구부내에 삽입하는 단계, 상기 인쇄회로기판의 하단면을 하단 오버레이에 부착시키는 단계, 상기 인쇄회로기판과 하단 오버레이를 주입 몰딩 장치내로 로딩시키는 단계, 상기 필러 기판의 상단면위로 위치하는 상단 오버레이를 주입 몰딩 장치내로 로딩시키는 단계 및 상기 필러기판의 상단면, 상기 복수의 회로부품 및 상기 하단 오버레이 사이에 열경화성 중합 재료를 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법을 개시한다.
전술한 일반적 기재내용과 이어지는 상세 설명은 단지 설명을 위한 실시예일 뿐, 청구범위와 같이 본 발명을 제한하는 것이 아님에 유의하여야 한다.
본 발명의 다른 특징, 태양, 이점은 하기 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 하기에 간단히 기술되는 도면에 도시된 실시예로부터 보다 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스카트 카드의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 하나의 몰드판상에 형성시킨 일련의 스마트 카드의 상측 단면도이다.
도 3은 인쇄회로기판에 부착되는 필러 기판의 사시도이다.
도 4는 인쇄회로기판의 평면도이다.
도 5는 인쇄회로기판에 부착되는 필러 기판의 평면도이다.
본 발명의 실시예는 이어지는 도면을 참조하여 하기에서 설명될 것이다. 하기 상세 설명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것이지 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아님에 유념해야 할 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 도 1에 도시한 바와 같이 스마트 카드(1)는 인쇄회로기판(10), 복수의 회로부품(20), 필러 기판(30), 하단 오버레이(40), 상단 오버레이(50) 및 코어 층(60)으로 이루어진다.
상기 인쇄회로기판은 상단면(11)과 하단면(12)을 가진다. 인쇄회로기판은 전기 회로를 수용하기에 적합한 종래의 알려진 모든 재료로 구성된다. 예를 들면, 인쇄회로기판은 직조 유리 강화 에폭시 수지로 라미네이트된 인화 억제제로 구성될 수 있다. 상기 재료는 또한 FR-4 기판으로 알려져 있다. 대안적으로, 상기 인쇄회로기판은 도전성 잉크를 수용하기에 적합한 플라스틱 화합물로 이루어질 수 있다. 도 1에 도시되고 하기에 기술된 바와 같이, 인쇄회로기판(10)은 복수의 회로부품(20)를 수용하고 수직으로 안정화시킬 수 있도록 배열 설치된다.
도 2, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 복수의 회로 트레이스(13)는 상기 인쇄회로기판(10)의 상단면(11)에 위치한다. 회로 트레이스(13)는 복수의 회로부품(20)에 접촉하도록 배열 설치된다. 회로 트레이스(13)는 복수의 회로부품(20)에 전기적으로 접속되어, 회로부품(20)이 스마트 카드(10)내에서 전기적 기능을 수행할 수 있도록 해 준다. 회로 트레이스(13)는 다양한 방법에 의해 인쇄회로기판(10)상에 형성될 수 있다. 예컨대, 회로 트레이스(13)는 도전성 재료를 에칭시켜 트레이스(13)를 만드는 에칭 공정에 의해 인쇄회로기판(10)상에 형성될 수 있다. 또 다른 예로서는, 회로 트레이스(13)는 도전성 잉크에 의해 인쇄회로기판(10)상에 형성될 수 있다.
필러 기판(30)은 상기 인쇄회로기판(10)의 상단면(11)에 부착된다. 필러 기판(30)은 다양한 방법을 이용하여 인쇄회로기판(10)에 부착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 필러 기판(30)은 가열 라미네이션 공정을 이용하여 인쇄회로기판(10)의 상단면(11)에 부착된다. 본 발명의 또다른 실시예에서는, 필러 기판(30)은 가압 라미네이션 공정을 이용하여 인쇄회로기판(10)의 상단면(11)에 부착된다.
도 1 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 필러 기판(30)은 인쇄회로기판(10) 보다 상당히 더 두껍다. 어떤 경우에는, 필러 기판(30)은 복수의 회로부품(20) 중 어느 하나의 두께 보다 더 두꺼운 두께를 가질 수 있다. 이와 같은 필러 기판(30)의 두께는 일단 (열경화성 중합 재료로 이루어진) 코어층(60)이 상단 오버레이(50)와 하단 오버레이(40) 사이에 주입되면 스마트 카드(10)내에서의 두께 변화를 줄일 수 있다. 또한, 열경화성 중합 재료의 세팅 또는 경화 동안에 발생할 수 있는 비틀림과 다른 물리적 결합이 최소화된다. 바람직하게는, 필러 기판(30)은 0.010인치로부터 0.016인치에 이르는 범위내의 두께를 가진다. 필러 기판은 적합한 재료로 이루어진다. 예컨대, 필러 기판은 직조 유리 강화 에폭시 수지로 라미네이트된 인화 억제제로 구성될 수 있다. 이러한 재료는 산업계에서 FR-4 기판으로 널리 알려져 있다.
도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 필러 기판(30)은 복수의 개구부(31)를 가진다. 상기 개구부(31)는 필러 기판(30)이 인쇄회로기판(10)에 부착될 때, 인쇄회로기판(10)의 상단면(11)상에 위치한 회로 트레이스(13) 부분이 노출되도록 배열 설치된다. 일반적으로, 노출되게 남겨진 회로 트레이스(13) 부분은 복수의 회로부품(20) 중의 어느 하나에 전기적으로 접속되는 납이다. 복수의 개구부(31) 각각은 대응하는 회로부품(20)이 개구부(31)에 끼워져 노출된 회로 트레이스(13)에 접촉하도록 형상 가공되어 있다.
상술된 바와 같이, 복수의 회로부품(20)은 인쇄회로기판(10)의 상단면(11)에 부착된다. 도 1에 도시한 바와 같이, 회로부품(20)은 필러 기판의 개구부(31)내에 배치되어, 인쇄회로기판(10)상의 복수의 회로 트레이스(13)와 직접 접촉하게 된다. 회로부품(20)은 인쇄회로기판(10)에 부착될 수 있고, 보다 상세하게는 다양한 방법 중 어느 한 방법에 의해 회로 트레이스(13)에 부착될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, 회로부품(20)은 도전성 접착제에 의해 인쇄회로기판(10)에 접속된다. 바람직하게는, 회로부품(20)은 인쇄회로기판(10)상에 납땜된다. 복수의 회로부품(20)은 요구되어지는 인쇄회로기판(10)상의 어느 곳에도 배치될 수 있다. 스마크 카드(10) 및 디자인 파라미터의 목적은 회로 트레이스(13)의 위치 및 회로부품(20)의 위치를 지시하는 것이다. 기능성은 또한 어떠한 타입의 회로부품(20)이 인쇄회로기판(10)에 설치되었는지를 지시한다.
예컨대, 복수의 회로부품(20)은 배터리, 버튼, 마이크로프로세서 칩 또는 스피커일 수 있다. 이와 같은 하나 또는 모든 회로부품은 인쇄회로기판(10)에 설치될 수 있다. 게다가, 추가적인 회로부품(20)이 포함될 수 있고, LED, 플렉시블 디스플레이, RFID 안테나, 및 에뮬레이터에 제한되지도 않는다. 도 2를 참조하면, 스마트 카드(1)용 회로 레이아웃이 도시된다. 도 2에 도시된 인쇄회로기판(10)에는 배터리(21), 마이크로프로세스 칩(22) 및 회로를 온 및 오프시키는 버턴(23)이 설치되어 있다. 회로부품(20)은 버턴(23)의 타단에 접속될 수 있다. 도 5에 도시 된 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 스마트 카드(1)는 버턴(23)에 접속된 회로부품(20)으로서 액정 디스플레이(25)를 포함한다. 액정 디스플레이(25)는 유저에게 계좌 잔고와 같은 정보를 표시하기 위하여 사용된다. 대안적인 실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이 스마트 카드(1)가 스피커(도시되지 않음)를 포함하도록 구성될 수 있다.
일반적으로, 도 2에 도시된 전자 부품은 두께 및 길이에 있어서 상이하다. 예컨대, 배터리(21)는 0.016인치의 두께를 가지고, 푸쉬 버턴(23)은 0.020인치의 두께를 가지고, 마이크로칩(22)은 0.015인치의 두께를 가진다. 또한, 도 2에 도시된 스마트 카드(1)는 0.010인치의 두께를 가지는 스피커(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 하단 오버레이(40)는 인쇄회로기판(10)의 하단면에 부착된다. 하단 오버레이(40)는 종래 알려진 다양한 방법에 의해 인쇄회로기판(10)에 부착될 수 있다. 예컨대, 하단 오버레이(40)는 인쇄회로기판(10)의 하단면에 라미네이팅될 수 있다. 상기 라미네이팅은 가열 또는 가압 라미네이션 공정에 의해 수행될 수 있다. 하단 오버레이(40)는 적합한 재료로 구성될 수 있고, 바람직하게는 하단 오버레이(40)는 폴리비닐 클로라이드(PVC) 또는 그와 같은 재료로 이루어진다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인쇄회로기판(10)과 접하고 있는 하단 오버레이(40)의 표면은 인쇄 정보를 가진다. 예컨대, 하단 오버레이(40)는 성명, 만료날짜 및 계좌번호를 포함하는 표준 신용카드와 일치하는 인쇄 정보를 포함할 수 있다.
인쇄회로기판(10)의 상단면위에 배치되는 상단 오버레이(50)가 도 1에 도시되어 있다. 상단 오버레이(50)는 적합한 재료로 구성될 수 있다. 예컨대, 상단 오버레이(50)는 폴리비닐 클로라이드(PVC) 또는 그와 같은 재료로 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 열경화성 중합체 층(60)과 접하는 상단 오버레이(50)는 인쇄된 정보를 가진다. 예컨대, 상단 오버레이(50)는 성명, 만료날짜 및 계좌번호를 포함하는 표준 신용카드와 일치하는 인쇄 정보를 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 코어층(60)은 인쇄회로기판(10)의 상단면과 상단 오버레이(50) 사이에 배치된다. 바람직하게는, 코어층(60)은 열경화성 중합 재료로 이루어진다. 그 결합 및 접착 특성에 기인하여, 열경화성 중합 재료로 이루어진 코어 층(60)은 잔여 부품과 상단 오버레이(50)를 일체화시켜 스마트 카드(10)를 형성하게 된다.
바람직한 열경화성 재료는 폴리우레탄, 에폭시 및 불포화 폴리에스테르 중합 재료이다. 보다 구체적으로는, 이소시안산염의 축합 반응에 의해 제조되는 폴리우레탄과 프로필렌 옥사이드 또는 트리클로로부틸렌 옥사이드로부터 유기되는 폴리올이 바람직하다. 사용될 수 있는 다양한 폴리에스테르 중에서, "불포화 에틸렌"으로 더 특징화되는 것이 보다 더 바람직한데, 이는 불포화 에틸렌을 포함하여 양립가능한 모노머와의 이중결합 및 상단 오버레이(50) 및 하단 오버레이(40)가 만들어지는 재료와의 이중결합을 통하여 교차결합될 수 있는 성질 때문이다. 본 발명의 실시예에서의 사용을 위한 보다 바람직한 에폭시 재료는 에피클로로히드린과 비스페놀 에이, 또는 에피클로로히드린 및 (글리세롤과 같은) 지방족 폴리올로부터 제 조된 것이다. 이와 같은 재료가 특히 바람직한 이유는 상단 오버레이(50) 및 하단 오버레이(40)가 만들어지는 보다 바람직한 재료(예컨대, 폴리비닐 클로라이드) 일부와 결합할 수 있는 성질 때문이다.
본 발명에 따른 스마트 카드를 제조하는 방법이 아래에 설명될 것이다.
첫째, 인쇄회로기판(10)이 제공된다. 인쇄회로기판(10)은 상단면(11)과 하단면(12)를 가진다. 회로 트레이스(13)는 인쇄회로기판의 상단면(11)상에 존재한다.
다음, 필러 기판(30)이 인쇄회로기판의 상단면(11)에 부착된다. 바람직하게는, 필러 기판(30)은 인쇄회로기판(10)의 상단면(11)상에 라미네이트된다. 필러 기판(30)은 복수의 회로부품(20)을 각각 수용할 수 있도록 배열되는 복수의 개구부(31)를 가진다. 그 다음, 복수의 회로부품(20)은 대응하는 필러 기판의 개구부(31)에 삽입된다. 복수의 회로부품(20)이 필러 기판의 개구부(31)에 위치하게 되면, 복수의 회로부품(20)은 인쇄회로기판(10)의 상단면(11)상에서 회로 트레이스(13)에 전기적으로 더 접속되게 된다. 회로부품(20)은 양면 전기 도전성 테이프를 사용하는 방법을 포함하여 다양한 방법으로 접속될 수 있다. 바람직하게는, 복수의 회로부품(20)은 종래의 납땜 공정에 의해 접속된다.
그 다음, 인쇄회로기판(10)의 하단면은 하단 오버레이(40)에 부착된다. 바람직하게는, 인쇄회로기판(10)의 하단면(12)은 하단 오버레이(40)에 라미네이트된다. 필러 기판(30)이 인쇄회로기판에 부착되기 이전에, 하단 오버레이(40)가 인쇄회로기판(10)에 부착되어야 함에 유의해야할 것이다. 대안적으로, 필러 기판(30) 이 인쇄회로기판(10)에 부착되고, 회로부품(20)을 필러 기판의 개구부(31)내에 위치시킨 후에, 하단 오버레이(40)가 인쇄회로기판(10)에 부착될 수 있다.
필러 기판(30)과 복수의 회로부품(20)과 함께, 하단 오버레이(40)에 부착된 인쇄회로기판(10)은 하나의 완전한 판으로서 주입 몰딩 장치내로 로드된다. 상단 오버레이(50)는 주입 몰딩 장치내에 위치되고, 상단 오버레이(50)가 필러 기판(30)의 상단면(11)위에 있도록 위치 결정된다. 보다 구체적으로는, 주입 몰딩 장치는 (종종 "RIM"으로 참조되는) 반응 주입 몰딩 기계이다. 이러한 기계는 상단 오버레이(50) 및 하단 오버레이(40)를 구성하는 중합 재료(예컨대, PVC)로 이루어진 판 중 적어도 하나에서 냉간 저압 가공 동작을 수행할 수 있는 상단 몰드 셸과 하단 몰드 셸과 관련된다. 상기 상단 및 하단 몰드 셸은 중합 재료 몰드와 관련된 종래 기술에서 평균적 지식을 가진 당업자에게 널리 알려진 방법으로 상호 작용하게 된다.
그 다음, 상기 주입 몰딩 장치는 (도 1에 도시된) 노즐(70)을 통하여 상단 오버레이와 하단 오버레이(40) 사이에 열경화성 중합 재료를 주입함으로써 열경화성 중합 재료로부터 코어 층(60)을 형성하게 된다.
일반적으로, 냉간 저압 가공 조건은 열경화성 중합 재료로 이루어진 코어 층(60)의 온도가 상단 오버레이(50)와 하단 오버레이(40)의 열변형 온도 보다 낮고, 압력이 약 500 psi 보다 낮은 것을 의미한다. 바람직하게는, 냉간 가공 온도는 적어도 상단 오버레이(50)와 하단 오버레이(40)의 열변형 온도 보다 낮은 100℉ 일 것이다. 폴리비닐 클로라이드(PVC) 재료의 열변형 온도는 약 230℉이다. 따라 서, 본 발명에서 PVC 판을 냉간 가공하기 위하여 적용되는 온도는 대략 (230℉ ~ 100℉) 130℉일 뿐이다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 보다 바람직한 냉간 저압 가공 공정은 바람직하게는 대기압으로부터 약 500 psi에 이르는 압력하에서, 약 56℉ 부터 약 160℉에 이르는 온도를 가지는 열경화성 중합 재료를 주입하는 단계로 이루어진다. 본 발명의 다른 실시예에서, 스마트 카드(1)내로 주입되는 열경화성 중합 재료의 온도는 바람직하게는 80 psi 부터 120 psi에 이르는 주입 압력하에서 약 65℉와 약 70℉ 사이일 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 용융 또는 반용융 열경화성 중합 재료는 상기 바람직한 온도 및 압력 조건하에서 카드 가공 캐비티 당 약 0.1 내지 약 50 그램/초에 이르는 유입 속도로 주입된다.
상대적으로 냉간 저압 가공 조건의 사용은 소정의 게이트(즉, 러너(runner)를 각각의 개별 카드-가공 캐비티와 연결시키는 통로)가 열간 고압 동작하는 종래 기술에서 사용되는 게이트 보다 더 클 것을 필요로 한다. 바람직하게는, 게이트는 종래 기술의 게이트 보다 더 커서, 냉간 저압 가공 조건 하에서 주입되는 열경화성 중합 재료를 빨리 통과시킬 수 있다. 유사하게, 러너(즉, 열경화성 재료의 소스로부터 각각의 개별 게이트로 공급하는 몰드 시스템에서 주된 열경화성 중합 재료 공급 통로)는 일반적으로 다중-게이트 또는 다양한 배열로 이루어지고, 따라서 비교적 낮은 온도(예컨대, 56℉ 내지 160℉) 및 비교적 낮은 압력(예컨대, 대기압 내지 500psi) 조건에서 다양한 시스템에 다수의 게이트/카드 가공 캐비티(예컨대, 4 내지 8 캐비티)에 동시에 공급될 수 있다. 저온 및 저압 조건하에서의 열경화성 중합 재료의 유입 속도는 카드-가공 캐비티 당 약 10초 이내(보다 바람직하게는 약 3초 이내)로 소정의 카드-가공 캐비티를 완전히 충진시킬 수 있다. 1초 이내의 카드-가공 캐비티 충진 시간이 보다 더 바람직하다. 이러한 조건의 관점에서 상기 공정은 가공되는 카드의 리딩 에지(즉, 게이트에 접속되는 카드 에지) 길이의 일부인 너비를 가지는 게이트를 채택하여 사용할 수 있다. 바람직하게는, 소정의 게이트 너비는 리딩 에지(또는 에지들--동일한 카드-가공 캐비티를 충진시키기 위하여 사용되는 다중 게이트들), 즉 가공된 스마트 카드의 "게이트" 에지의 너비의 약 20 내지 200 %이다.
바람직하게는, 게이트들은 비교적 넓은 유입 영역으로부터 가공되는 카드 본체의 리딩 에지 또는 근처에서 끝나는 비교적 좁은 코어 영역까지 점점 가늘어 지도록 구성된다. 가장 바람직하게는, 이러한 게이트들은 열경화성 재료-공급 러너와 유체 연결된 비교적 넓은 직경(예컨대, 약 5 내지 10mm)의 주입 포트로부터, 궁극적으로는 최종 스마트 카드(1)의 중심 또는 코어가 되는 빈 공간내로 열경화성 재료를 공급하며 비교적 얇은 직경(예컨대, 0.10mm)으로 이루어진 게이트/카드 에지에 이르기까지 점점 가늘어진다. 약 7.0mm의 최초 직경으로부터 약 0.13mm의 최소 직경에 이르도록 점점 가늘어지는 게이트는 특히 상기 냉간 저압 주입 조건하에서 우수한 결과물을 생산한다.
사용될 수 있는 또 다른 선택적인 특징은 모든 에어 및/또는 다른 가스(최고의 열경화성 중합 재료를 공식화하기 위해 사용되는 성분이 함께 혼합될 때 일어나는 발열 화학 반응에 의해 생성되는 가스)를 제거하기 위하여 상단 오버레이(50) 및 하단 오버레이(40) 사이의 빈 공간에 주입되는 "과잉" 중합 재료를 수용하는 하나 이상의 저장소를 가지는 몰드 셸을 사용하는 것이다. 이러한 열경화성 성분은 바람직하게는 빈 공간내에 주입되기 이전에 (예컨대, 약 30초 이전에) 혼합되어야 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 필러 기판(30)은 복수의 회로부품(20) 주위로의 주입후, 열경화성 중합 재료의 경화에 의해 야기되는 두께 변화를 줄인다. 그 다음, 상기 몰드 구조는 주입 몰딩 장치로부터 제거된다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 다수의 스마트 카드(1)가 하나의 몰드판으로부터 잘라 내어진다. 도 2는 하나의 판상에 형성된 다수의 스마트 카드를 나타낸다. 본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 주입된 판이 단일의 스마트 카드(1)와 일치한다. 스마트 카드(1)의 강성도는 스마트 카드(1)의 개별 부품 각각의 조합에 사용되는 재료에 따라 결정된다. 그 다음, 최종 스마트 카드(1)는 과잉 중합 재료(예컨대, 전구 카드 본체로부터 과잉 중합 재료를 다듬어 제거함으로써)로부터 분리되고, 스마트 카드(1)의 기능성 및 디자인 파라미터에 따라 소정의 크기(예컨대, ISO 표준 7810 대로 53.98mm 에서 85.6mm)로 절단된다. 다듬질 공정은 또한 한번의 절단/다듬질 동작으로 과잉 재료를 제거할 수 있다. 또한, 상기 카드를 상업적 생산 동작으로 제조하기 위하여 사용되는 몰딩 장치는 동시에 다수의 카드를 제조할 수 있는 다중 캐비티(예컨대, 2, 4, 6, 8 등)를 가지는 몰드 셸을 구비하도록 하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명은 하나 이상의 스마트 카드를 생산함에 있어 비용 효율이 높은 것을 포함하여 다수의 이점을 가진다. 스마트 카드(1)내의 대부분의 모듈은 제조 비용 을 감소시킬 수 있는 종래의 방법으로 제조될 수 있다. 또한, 인쇄회로기판(10)과 필러 기판(30) 제조는 회로부품(20)을 더 보호할 수 있고, 그와 함께 제조 동안 제조 비용을 절감시키고 생산량을 증대시킬 수 있다. 게다가, 본 발명의 방법은 동시에 다중 스마트 카드를 생산하는데 용이하게 적용될 수 있다.
전술한 본 발명의 바람직한 실시예는 설명의 목적으로 제시된 것이다. 이는 본 발명을 개시된 실시예에 제한하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시로부터 획득할 수 있는 것으로부터 다양한 변경 및 수정이 가능하다. 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위하여 채택 및 설명된 것이며, 실제 적용에 있어서 당업자가 다양한 변경과 함께 본 발명을 다양한 실시예로 이용할 수 있다. 본 발명의 범위는 이어지는 청구범위 및 그 균등범위에 의해 단지 한정될 뿐이다.

Claims (24)

  1. 상단면과 하단면를 가지는 인쇄회로기판,
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 부착되는 복수의 회로부품,
    상기 인쇄회로기판의 상단면에 부착되는 필러 기판, 상기 인쇄회로기판의 하단면에 부착되는 하단 오버레이,
    상기 필러 기판의 상단면 위로 배치되는 상단 오버레이, 및
    상기 필러 기판과 상기 복수의 회로부품의 상단면과 상기 상단 오버레이 사이에 배치되는 코어층;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 필러 기판은 상기 복수의 회로부품 모양으로 이루어진 복수의 개구부를 구비하고, 상기 회로부품이 상기 복수의 개구부에 대응되게 배열되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 필러 기판은 열경화성 중합 재료의 두께 변화를 줄이기 위하여, 상기 상단 오버레이의 표면과 수직인 방향으로 배열되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 상기 상단 표면상에 상기 복수의 회로부품과 접촉하도록 배열되는 복수의 회로 트레이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 회로 트레이스는 도전성 잉크로 제조되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 복수의 회로 트레이스는 상기 인쇄회로기판상에 에칭되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 직조 유리 강화 에폭시 수지(FR-4)로 라미네이트된 인화 억제제로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 인쇄회로기판은 회로 트레이스를 형성하는 도전성 잉크를 수용하기에 적합한 플라스틱 판으로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 필러 기판은 상기 인쇄회로기판상에 가열 라미네이트 되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 필러 기판은 직조 유리 강화 에폭시 수지(FR-4)로 라미네이트된 인화 억제제로 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 회로부품은 상기 인쇄회로기판의 상단면상에 납땜되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 회로부품은 도전성 접착제에 의해 상기 인쇄회로기판의 상단면에 결합되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 코어 층은 열경화성 중합 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 회로부품중 하나는 적어도 하나의 푸쉬 버턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 회로부품중 하나는 적어도 하나의 배터리를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 회로부품중 하나는 적어도 하나의 마이크로프로세서 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 회로부품중 하나는 적어도 하나의 스피커를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 하단 오버레이는 상기 인쇄회로기판의 하단면에 라미네이트되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 상단 및 하단 오버레이 양자는 폴리비닐 클로라이드(PVC)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 카드.
  20. 스마트 카드를 제조하는 방법에 있어서,
    상단면과 하단면을 가지며, 상단면상에 회로 트레이스를 구비하는 인쇄회로기판을 제공하는 단계;
    복수의 개구부를 가지는 필러 기판을 상기 인쇄회로기판의 상단면에 부착시키는 단계;
    복수의 회로부품을 상기 복수의 필러 기판의 개구부내에 삽입하는 단계;
    상기 인쇄회로기판의 하단면을 하단 오버레이에 부착시키는 단계;
    상기 인쇄회로기판과 하단 오버레이를 주입 몰딩 장치내로 로딩시키는 단계;
    상기 필러 기판의 상단면위로 위치하는 상단 오버레이를 주입 몰딩 장치내로 로딩시키는 단계; 및
    상기 필러기판의 상단면, 상기 복수의 회로부품 및 상기 하단 오버레이 사이에 열경화성 중합 재료를 주입하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 복수의 스마트 카드가 하나의 인쇄회로기판상에 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 주입된 상단 및 하단 오버레이를 몰드로부터 제거하는 단계, 및 복수의 스마트 카드를 절단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법.
  23. 제 20 항에 있어서, 상기 회로 트레이스는 트레이스를 상기 인쇄회로기판에 에칭함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법.
  24. 제 20 항에 있어서, 상기 삽입 단계는 복수의 회로부품 각각을 상기 인쇄회로기판의 상면에 결합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 카드 제조 방법.
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