TWI398815B

TWI398815B - 非接觸式智慧卡或標籤用天線及其製造方法

Info

Publication number: TWI398815B
Application number: TW98113801A
Authority: TW
Inventors: Kenju Tsuchiya
Original assignee: Mizuho Technology Corp
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2009-04-24
Publication date: 2013-06-11
Also published as: TW200945213A; JP2009266134A

Description

非接觸式智慧卡或標籤用天線及其製造方法

本發明是關於一種非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造方法以及非接觸式智慧卡或標籤用天線，該非接觸式智慧卡以或該標籤用天線例如是用於定期券、信用卡、進出入管制IC卡，以及IC標籤等。

在非接觸式智慧卡或標籤(以下，將以「智慧卡」作為代表進行說明)的內部層積有線圈天線(coil antenna)，此線圈天線是用非接觸的方式與外部裝置做非接觸式的信號傳輸。此線圈天線是層積於智慧卡的基材上，例如是經由以下的程序所製成：使用貼有銅金屬的基材，並對此基材進行蝕刻(etching)，以於智慧卡的其中一面或兩面上形成線圈。具體的說，是利用網版印刷與凹版印刷，而將光阻劑印刷在具有銅箔或鋁箔的薄膜(film)上，並將天線圖層(antenna pattern)以外的部份蝕刻溶解去除，以形成非接觸式智慧卡用天線的回路。

請參閱圖5，其步驟(a)至步驟(i)依序繪示出藉由移除法以於基材的兩面上形成回路的製造流程。在此，移除法(subtractive method)是指使用微影(photolithography)與蝕刻技術的製造方法。步驟(a)所示為黏著層的成形製程，其是於絕緣性的基材的兩面上塗佈黏著劑以形成黏著層。步驟(b)所示為銅箔層的成形製程，其是於基材的兩面之黏著層上貼附銅箔。步驟(c)所示為開洞的製程，其是於其中一面與另外一面的銅箔間欲導通之處開設洞穴。步驟(d)所示為銅的電解電鍍製程，其是於兩面上進行銅的電解，並於洞穴的內壁鍍上銅，以使其中一面與另外一面的銅箔間藉由洞穴內壁上的銅而相互導通。步驟(e)所示為乾膜(dry film)光阻的成形製程，其是於兩面上進行光阻的全面塗佈。步驟(f)所示為曝光製程，步驟(g)所示為顯影製程，藉由曝光與顯影，可於兩面上形成必要形狀的幕罩(mask)，即：光阻層。步驟(h)所示為蝕刻與光阻除去的製程，首先，藉由幕罩將銅箔中不要的部份進行蝕刻並溶解去除；接著，利用強鹼液體將幕罩溶解去除。步驟(i)所示為於兩面上貼合絕緣性保護膜。上述之技術特徵例如被揭露於日本專利特開平10-193851中。

然而，藉由上述之移除法，於一般的RFID圖案(pattern)之形成時，剩下的面積只有原來之材料面積的10%以下，導致成本的增高。特別是，當使用的材料為銅箔時，材料的購入成本特別高，這更成為成本增高的主要原因。此外，附有鋁箔的薄膜雖然比附有銅箔的薄膜便宜1/3，但在作鹽酸蝕刻時，需要對其作散熱處理，這會導致相關費用的產生。而且，不管是使用附有鋁箔的薄膜或附有銅箔的薄膜，皆須對使用過的蝕刻液當作產業廢棄物進行處理，這都會導致成本的增加。

另一方面，日本專利特開平10-193851還揭露了添加法(additive method)，其是利用導電膠(conductive paste)進行非接觸式智慧卡用天線圖案的印刷。由確保導電性的觀點看，一般是使用銀導電膠(硬化溫度約150℃)，然而銀導電膠的價格較高。此外，銀導電膠具有較低的曲折性並易於產生破裂，較難使用於薄膜天線(film antenna)。而且，在進行晶片的封裝時也須多加注意。

為了解決上述之問題，本發明的目的在於提供一種適於製作薄膜天線的非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造方法，以及由此製造方法製作出的非接觸式智慧卡或標籤用天線。相較於移除法，此製造方法利用印刷與鍍金的技術，故具有低價格與減輕環境負荷的缺點。

根據上述目的與其他目的，本發明提供一種非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造方法。首先，在智慧卡或標籤的絕緣性基材上進行銅基樹脂膠的圖案印刷，以形成第一銅基樹脂膠層。再來，於第一銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳，以形成一第一鍍層。之後，以圖案印刷的方式，於具有第一鍍層的絕緣性基材上形成絕緣性樹脂膠層，且於第一鍍層上的部份絕緣性樹脂膠層上以開口的方式形成導電部。然後，以網版印刷等圖案印刷的方式，於具有絕緣性樹脂膠層的絕緣性基材上形成一第二銅基樹脂膠層，此第二銅基樹脂膠層可經由開口而與第一鍍層相導通。再來，於第二銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳以形成一第二鍍層。

根據上述目的與其他目的，本發明提供一種非接觸式智慧卡或標籤用天線，其包括：第一銅基樹脂膠層、第一鍍層、絕緣性樹脂膠層、第二銅基樹脂膠層、第二鍍層與絕緣性保護膜。第一銅基樹脂膠層是以圖案印刷銅基樹脂膠的方式，而形成於智慧卡或標籤的絕緣性基材上。第一鍍層是藉由於第一銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳而形成。絕緣性樹脂膠層是以圖案印刷絕緣性樹脂膠的方式，形成於具有第一鍍層的絕緣性基材上。而且，於第一鍍層上方的部份絕緣性樹脂膠層上形成開口，以作為導通部。第二銅基樹脂膠層是以圖案印刷銅基樹脂膠的方式，而形成於具有絕緣性樹脂膠層的絕緣性基材上，此第二銅基樹脂膠層可經由開口而與第一鍍層相導通。第二鍍層是藉由於第二銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳的方式而形成。絕緣性保護膜是形成於絕緣性基材上靠近第二鍍層的一側上。

本發明的非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造方法，由於是利用印刷、化學鍍或電鍍等技術，故相較於習知的移除法，其價格較便宜，且對環境所產生的影響也較小。而且，本發明的非接觸式智慧卡或標籤用天線更適於作為薄膜天線。

為讓本發明之上述目的、特徵和優點更能明顯易懂，下文將以實施例並配合所附圖示，作詳細說明如下。

實施例1

圖1A至圖1C所繪示為本發明之非接觸式智慧卡的基板構成，圖1A所繪示為其平面圖，圖1B所繪示為圖1A中的A-A線剖面圖，圖1C所繪示為圖1A中的B-B線剖面圖。在此，IC智慧卡1的尺寸大小(橫長：85.6mm；綜寬：54mm；厚度：7±0.08mm)是依據日本工業規格所制定地。IC智慧卡1包括一基板，此基板具有由PET構成且呈薄膜狀的一基材2，此基材2的其中一面具有呈環狀之第一層的天線部3，在此天線部3的上方則具有第二層的天線部5，在天線部3與天線部5間則具有一絕緣層4。上述之天線部3與天線部5共同形成階層構造的線圈天線，在此線圈天線的二端則藉由覆晶封裝而連接固定有一IC 6。此外，元件符號7是指第一層的天線部3與第二層的天線部5間之導通部。而且，在此基板上，層積有與絕緣層4相同材質的表面蓋(圖未示)，此表面蓋是用以密封IC 6。因此，IC智慧卡1是經由線圈天線而與外部裝置間進行通信。

請參閱圖2A至圖2F，其依序繪示出實施例1之非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造流程。以下，將以「智慧卡」作為代表進行說明。圖2A所繪示為銅樹脂圖案的印刷製程，其是以網版印刷的方式且於常溫的狀態下在智慧卡的絕緣性基材11上進行銅基樹脂膠(resin paste)的圖案印刷，之後再進行硬化，以形成厚度10μm左右的銅基樹脂膠層12(第一銅基樹脂膠層)。銅基樹脂膠可在100℃左右進行硬化。絕緣性基材11的材質例如為聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,簡稱PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate,簡稱PEN)、與聚醯亞胺(polyimide,簡稱PI)等。以PET為例，厚度為38μm或50μm。在此，銅基樹脂膠是指在樹脂中添加銅粉末，在此樹脂例如是指聚烯烴(polyolefin)樹脂、丙烯酸(acrylic)樹脂、或酚類(phenol)樹脂。

此外，還有許多種的材質可作為絕緣性基材11，例如：環氧玻璃(glass epoxy)基材、玻璃基材(例如：石英、矽材)、陶瓷基板(例如：氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、氧化鋯)等。於使用透明基材的場合，可不使用黏著劑，以確保透明性，並利用在與光學應用有關聯的智慧卡等相關領域。此外，銅基樹脂膠中的銅可以為鍍銅的粉末。相較於銀樹脂膠，銅基樹脂膠具有較高的緊密性與柔軟性。

圖2B所繪示為化學鍍的製程，其是於銅基樹脂膠層12(由圖2A的製程所形成)上鍍上銅或鎳，以形成一鍍層13(第一鍍層)。化學鍍銅的製程是在溫度40~70℃的溫度下進行，且鍍層的厚度約為1~2μm。此外，並不限於只鍍銅，本領域具有通常知識者也可同時鍍上銅及鎳。另外，也不限於使用化學鍍，也可使用電鍍的方式。

圖2C所繪示為絕緣層印刷的製程，其是以網版印刷等圖案印刷的方式，於具有鍍層13的絕緣性基材11上形成絕緣性樹脂膠層14，且於鍍層13上方的部份絕緣性樹脂膠層14上形成開口，此開口的直徑約為0.2mm。絕緣性樹脂膠層14可為熱硬化樹脂或紫外線硬化樹脂，其例如為丙烯酸系、聚酯系或環氧系樹脂，或者其也可為上述的混合物。

圖2D所繪示為銅樹脂圖案的印刷製程，其是於具有絕緣性樹脂膠層14的絕緣性基材11上形成一銅基樹脂膠層15(第二銅基樹脂膠層)。此銅基樹脂膠層15的製作方式與圖2A所示的製程相似，皆是利用網版印刷的方式進行銅基樹脂膠的圖案印刷，其材料與厚度與銅基樹脂膠層12相當，且銅基樹脂膠層15可經由開口而與鍍層13相導通。

圖2E所繒示為化學鍍的製程，其是於銅基樹脂膠層15上鍍上銅或鎳以形成一鍍層16(第二鍍層)。此鍍層16的製作方式與圖2B所示的製程相似，其材料與厚度與鍍層13相當。

圖2F所繪示為保護膜印刷的製程，其是於絕緣性基材11上靠近鍍層16的一側上形成絕緣性保護膜17。此絕緣性保護膜17可使用與絕緣性樹脂膠層14(由圖2C的製程所形成)相同的材料。此絕緣性保護膜17的厚度約為10μm，並用以保護且密封電路。

由於鍍層13與銅基樹脂膠層15間的絕緣性樹脂膠層14之厚度約只有10μm，故鍍層13與銅基樹脂膠層15間的電容C較大。由下述的公式(1)可知，在所設定的共振頻率f下，當電容C愈大，電感L便愈小，電路長(即線路的長度)也愈短。因此，藉由實施例1所製作的非接觸式智慧卡用天線，其具有線路的長度較短的優點。

此外，相較於習知的具有銅箔的薄膜(此薄膜的材質例如為PET)，藉由實施例1所製作的非接觸式智慧卡用天線具有較低的電阻，且在表面處理上也較為容易。而且，銅基樹脂膠層可藉由鍍層而得到補強，較不易產生破損，故更適於作為薄膜天線。

而且，實施例1所示之非接觸式智慧卡用天線的製造方法，可在低溫下進行加工。而且，相較於習知的移除法，所需的廢液處理程序也大幅減少。另外，材料也可100%得到利用，且可在大氣中(不需氮氣)進行加工。

實施例1所示之非接觸式智慧卡用天線的製造方法及非接觸式智慧卡用天線還具有下述的優點。相較於習知的移除法(即使用微影與蝕刻技術)，其價格較便宜。此外，印刷、化學鍍或電鍍等技術對環境所產生的影響也較小。在必要的情況下，也可與已發展良久的捲軸式(roll-to-roll)印刷技術搭配使用，從而大幅縮短工程並降低成本。

實施例2

在下述之各圖中，與上述之圖相同或相似的元件將標以相同的元件符號，且不再對其作詳細說明。請參照圖3，圖3所繪示為本發明之實施例2的非接觸式智慧卡的剖面圖，智慧卡的絕緣性基材11的材質例如為聚對苯二甲酸乙二酯或丙烯酸。在本實施例中，可使用網版印刷的方式圖案印刷銅基樹脂膠(與實施例1相同)於絕緣性基材11上，以形成銅基樹脂膠層12。此外，在銅基樹脂膠層12上鍍上銅或鎳，以形成與實施例1相同的鍍層13。而且，可在絕緣性基材11上靠近鍍層16的一側形成絕緣性保護膜17。藉由上述之方式，可形成單層的非接觸式智慧卡用天線。

實施例3

請參閱圖4A至圖4E，其依序繪示出實施例3之非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造流程。以下，將以「智慧卡」作為代表進行說明。圖4A所繪示為開設洞穴的製程，其例如是在厚度50μm且由聚對苯二甲酸乙二酯所構成的絕緣性基材11上開設一穿孔21，以作為導通部，此穿孔21的直徑約為0.1mm。圖4B所繪示為銅樹脂圖案的印刷製程，其是以網版印刷的方式且於常溫的狀態下在具有穿孔21的絕緣性基材11上進行銅基樹脂膠的圖案印刷。藉由真空吸氣的技術'可將銅基樹脂膠吸入至穿孔21內。此時，為了避免銅基樹脂膠從穿孔21滴落，可在絕緣性基材11的另一面設置防止銅基樹脂膠滴落的保護膜。之後，將銅基樹脂膠進行硬化，以於穿孔21與絕緣性基材11上形成厚度10μm左右的樹脂膠層12。

圖4C所繪示為銅樹脂圖案的印刷製程，於絕緣性基材11中相對銅基樹脂膠層12的另一側，進行銅基樹脂膠的圖案印刷並使其硬化，以於絕緣性基材11的另一側形成厚度約為10μm的銅基樹脂膠層22。圖4D所繪示為化學鍍的製程，其是在絕緣性基材11兩側與穿孔21內的銅基樹脂膠層12，22(由圖2A的製程所形成)上鍍上銅或鎳，以形成一厚度約1~2μm的鍍層13。圖4E所繪示為保護膜印刷的製程，其是於具有鍍層16的絕緣性基材11之兩面上形成厚度約為10μm的絕緣性保護膜17,27，用以保護且密封電路。

實施例2,3所製作的非接觸式智慧卡用天線，由於銅基樹脂膠層可藉由鍍層而得到補強，較不易產生破損，故更適於作為薄膜天線。

而且，實施例2,3所示之非接觸式智慧卡用天線的製造方法，可在低溫下進行加工。而且，相較於習知的移除法，所需的廢液處理程序也大幅減少。另外，材料也可100%得到利用，且可在大氣中(不需氮氣)進行加工。

實施例2,3所示之非接觸式智慧卡用天線的製造方法及非接觸式智慧卡用天線還具有以下的優點。相較於習知的移除法(即使用微影與蝕刻技術)，其價格較便宜。此外，印刷、化學鍍或電鍍等技術對環境所產生的影響也較小。在必要的情況下，也可與已發展良久的捲軸式(roll-to-roll)印刷技術搭配使用，從而大幅縮短工程並降低成本。

本發明以實施例說明如上，然其並非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡本領域具有通常知識者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。

1．．．IC智慧卡

2．．．基材

3、5．．．天線部

4．．．絕緣層

6．．．IC

7．．．元件符號

11．．．絕緣性基材

12、22．．．銅基樹脂膠層

13、16．．．鍍層

14．．．絕緣性樹脂膠層

15．．．銅基樹脂膠層

17、27．．．絕緣性保護膜

21．．．穿孔

圖1A至圖1C所繪示為本發明之非接觸式智慧卡的基板構成，圖1A所繪示為其平面圖，圖1B所繪示為圖1A中的A-A線剖面圖，圖1C所繪示為圖1A中的B-B線剖面圖。

圖2A至圖2F依序繪示出實施例1之非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造流程。

圖3所繪示為本發明之實施例2的非接觸式智慧卡的剖面圖。

圖4A至圖4E，其依序繪示出實施例3之非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造流程。

圖5之步驟(a)至步驟(i)依序繪示出藉由移除法以於基材的兩面上形成回路的製造流程。

11．．．絕緣性基材

13、16．．．鍍層

14．．．絕緣性樹脂膠層

15．．．銅基樹脂膠層

17．．．絕緣性保護膜

Claims

一種非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造方法，包括：在智慧卡或標籤的絕緣性基材上進行銅基樹脂膠的圖案印刷，以形成銅基樹脂膠層；於銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳，以形成一鍍層；及於絕緣性基材上靠近上述鍍層的一側上，形成一絕緣性保護膜。
一種非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造方法，包括：在智慧卡或標籤的絕緣性基材上開設一穿孔；在具有穿孔的絕緣性基材上進行銅基樹脂膠的圖案印刷，以於穿孔及絕緣性基材上形成銅基樹脂膠層；在具有穿孔的絕緣性基材的另一側上進行銅基樹脂膠的圖案印刷，以於絕緣性基材上形成銅基樹脂膠層；在上述銅基樹脂膠層鍍上銅或鎳，以形成一鍍層；及在具有上述鍍層的絕緣性基材之二側形成絕緣性保護膜。
一種非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造方法，包括：在智慧卡或標籤的絕緣性基材上進行銅基樹脂膠的圖案印刷，以形成第一銅基樹脂膠層；在上述第一銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳，以形成一第一鍍層；在具有上述第一鍍層的絕緣性基材上進行絕緣性樹脂膠的圖案印刷，以形成一絕緣性樹脂膠層，且於該第一鍍層上方的部份該絕緣性樹脂膠層上形成一開口，該開口是作為導通部；在具有絕緣性樹脂膠層的絕緣性基材上進行銅基樹脂膠的圖案印刷，以形成一第二銅基樹脂膠層，該第二銅基樹脂膠層與經由該開口而與第一鍍層相導通；及在第二銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳以形成一第二鍍層。
一種如申請專利範圍第3項所述之非接觸式智慧卡或標籤用天線的製造方法，於絕緣性基材上靠近第二鍍層的一側上形成絕緣性保護膜。
一種非接觸式智慧卡或標籤用天線，包括：一第一銅基樹脂膠層，以圖案印刷銅基樹脂膠的方式，而形成於智慧卡或標籤的絕緣性基材上；一第一鍍層，是藉由於第一銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳而形成；一絕緣性樹脂膠層，以圖案印刷絕緣性樹脂膠的方式，形成於具有第一鍍層的絕緣性基材上，且於第一鍍層上方的部份絕緣性樹脂膠層上形成作為導通部的一開口；一第二銅基樹脂膠層，是以圖案印刷銅基樹脂膠的方式，而形成於具有絕緣性樹脂膠層的絕緣性基材上，該第二銅基樹脂膠層可經由該開口而與該第一鍍層相導通；一第二鍍層，是藉由於第二銅基樹脂膠層上鍍上銅或鎳的方式而形成；及一絕緣性保護膜，形成於絕緣性基材上靠近第二鍍層的一側上。