TWI759749B - Ｒｆｉｄ裝置、交易裝置、及製造交易裝置之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭示一種用於製造一交易卡之程序，其包含：在該交易卡之一卡本體中形成一開口；將一電子組件插入該開口中；及將一非導電材料安置在該電子組件周圍。一交易卡包含一經成型電子組件。

Description

RFID裝置、交易裝置、及製造交易裝置之方法
本發明係關於具有電子組件之交易卡及用於生產其之方法。
金屬交易卡在包含電子組件(諸如感應耦合IC晶片、RF電子器件及獨立電子嵌體(inlay))時存在獨有挑戰。為了容納此等組件，將金屬機械加工成各種幾何形狀，且接著將組件放置於腔中且保持曝露或隱藏在一列印塑膠片或其他裝飾性元件下方。裝飾性元件可透過各種程序(諸如壓板層壓、接觸黏著劑、可固化黏著劑或「推入配合」或此項技術中已知之任何結合方法)固定至卡。在腔中通常需要RF屏蔽，從而進一步複雜化維持卡之所要美觀時的卡組裝。
此等所需機械加工幾何形狀之一些移除大量金屬或留下穿過卡之狹縫或孔，此弱化其強度且美觀上非所要。為了強化卡且提供一所要表面，已開發包覆成型及鑲埋成型(insert molding)技術以在卡內囊封電子嵌體且強化卡幾何形狀。此外，相較於現有設計，此開發具有經改良RF效能，此係因為其實現臨界RF傳輸及接收區域中之更多金屬移除同時維持結構剛性及所要外觀。
本發明之態樣係關於交易卡、用於製造交易卡之程序以及根據所揭示方法製造之交易卡。
根據一個態樣，本發明提供一種用於製造一交易卡之程序及一種藉此製造之交易卡。該程序包含：在該交易卡之一卡本體中形成用於接納一電子組件之一開口；將該電子組件插入該開口中；及使一成型材料圍繞該電子組件成型。
在又一態樣中，本發明係關於一種具有一金屬框架、在該金屬框架中之一開口及安置於該開口內部之一RFID嵌體之RFID裝置。該RFID嵌體包括：一基板；一RFID詢答機(transponder)晶片，其安裝至該基板；及一感應耦合天線，其在該基板中連接至該RFID詢答機晶片。至少一個填料層可在該晶片層與該金屬框架之表面之一者之間安置於該框架之該開口中且至少一個層可經層壓於該金屬框架之至少一個表面上方。
應理解，上文概述及下文詳細描述兩者係例示性的但不限制本發明。
100:程序
110:步驟
120:步驟
130:步驟
200:經包覆成型組件
205:成型材料
210:導線
220:導線
300:交易卡
302:卡本體
305:開口
307a:固定特徵件
307b:固定特徵件
307c:元件/經施覆材料/固定特徵件
308:貫通孔
309:凸緣
310:經成型電子組件
400:交易卡
402:卡本體
403:凹穴
405:電子組件
410:經包覆成型面板
500:金屬本體
502:增幅天線/金屬天線
504:狹縫
506:狹縫
508:DI RFID晶片
520:外部包圍件
522:內部區域
550:金屬裝納插塞
560:最內邊緣
600:RFID裝置
610:金屬框架
611:外周邊
612:內周邊
614:上表面
615:下表面
620:本體間斷/狹縫
630:晶片層
632:RFID詢答機晶片
634:非導電基板
636:模組天線
640:填料層
642:填料層
650:頂層
652:底層
660:貫通孔
700:RFID裝置
710:金屬框架
711:外周邊
712:內周邊
714:上表面
715:下表面
730:晶片層
732:RFID詢答機晶片
734:基板
736:模組天線
740:填料層
742:鐵氧體層
750:頂層
760:貫通孔
780:部件
800:RFID裝置
810:金屬框架
811:外周邊
812:內周邊
814:表面
815:表面
830:晶片層
832:RFID詢答機晶片
834:基板
836:模組天線
840:填料層
842:鐵氧體層
850:層
860a:貫通孔
860b:貫通孔
870:前緣
872:後緣
874:附件
878:位置
D:深度
T:厚度
W:寬度
當結合隨附圖式閱讀時，自下文詳細描述最佳理解本發明，其中相同元件具有相同元件符號。當存在複數個類似元件時，可將一單一元件符號指派給複數個類似元件，其中一小寫字母標註指代特定元件。當統稱元件或元件之一非特定一或多者時，可省略小寫字母標註。此強調根據一般實務，圖式之各種特徵件未按比例繪製，除非另外指示。相反地，為了清楚起見，可擴大或減小各種特徵件之尺寸。以下圖包含於圖式中：
圖1係根據本發明之態樣之用於製造一交易卡之一程序之 選定步驟之一流程圖。
圖2A係描繪根據本發明之態樣之在包覆成型之前之一電子組件之一照片。
圖2B係描繪根據本發明之態樣之在包覆成型之後之一電子組件之一照片。
圖3A係根據本發明之態樣之在鑲埋成型之前之一交易卡之前側之一示意性圖解。
圖3B係根據本發明之態樣之在鑲埋成型之前之一交易卡之後側之一示意性圖解。
圖3C係根據本發明之態樣之在鑲埋成型之後之一交易卡之前側之一示意性圖解。
圖3D係根據本發明之態樣之在鑲埋成型之後之一交易卡之後側之一示意性圖解。
圖4A及圖4B係根據本發明之態樣之用於製造一交易卡之一包覆成型程序之選定步驟之示意性圖解。
圖5A係描繪具有包圍IC晶片之一經囊封天線之一例示性卡之前側之一影像。
圖5B係描繪圖5A之例示性卡之後側之一影像。
圖5C係在IC晶片插入其中之前之一經隔離例示性經囊封天線之一透視圖。
圖6A係在於框架中之開口內囊封一晶片層之前之根據本發明之一個態樣之一例示性非接觸式RFID裝置之一示意性圖解平面圖。
圖6B係在囊封晶片層之後之在通過線6B-6B之橫截面中之 圖6A之一例示性非接觸式RFID裝置之一示意性圖解視圖。
圖6C係圖6B之例示性非接觸式RFID裝置之一示意性圖解端視圖。
圖7A係在於框架中之開口內囊封一晶片層之前之根據本發明之另一態樣之一例示性非接觸式RFID裝置之一示意性圖解平面圖。
圖7B係在囊封晶片層之後之在通過線7B-7B之橫截面中之圖7A之例示性非接觸式RFID裝置之一示意性圖解視圖。
圖7C係圖7B之例示性非接觸式RFID裝置之一示意性圖解端視圖。
圖8A係在於框架中之開口內囊封一晶片層之前之根據本發明之另一態樣之一例示性DI RFID裝置之一示意性圖解平面圖。
圖8B係在囊封晶片層之後之在通過線8B-8B之橫截面中之圖8A之例示性DI RFID裝置之一示意性圖解視圖。
圖8C係圖8B之例示性非接觸式RFID裝置之一示意性圖解端視圖。
本申請案係2019年1月25日申請之美國申請案第16/320,597號(狀態：待處理)之一部分接續申請案(CIP)，該案係2017年7月26日申請之PCT申請案第PCT/US2017/43954號之一國家級申請案，該案主張2016年7月26日申請之美國臨時申請案第62/367,362號之優先權，全部前述案之標題為OVERMOLDED ELECTRONIC COMPONENTS FOR TRANSACTION CARDS AND METHODS OF MAKING THEREOF。本申請案亦係2018年10月18日申請之標題亦為 OVERMOLDED ELECTRONIC COMPONENTS FOR TRANSACTION CARDS AND METHODS OF MAKING THEREOF之美國申請案第16/164,322號(狀態：待處理)之一部分接續申請案(CIP)，該案自身係PCT申請案第PCT/US2017/43954號之一部分接續申請案(CIP)。全部前述案之全文為了全部目的以引用的方式併入本文中。
本發明之態樣係關於交易卡、用於製造交易卡之程序以及根據所揭示方法製造之交易卡。如本文中使用之術語「交易」旨在在範疇上非常廣泛，包含資訊在卡與一讀卡器之間之任何類型之交換。如本文中使用，術語「交易卡」不僅僅限於標準信用卡大小，而可涵蓋具有能夠用於執行任何類型之交易(包含通常由信用卡、轉賬卡、ID卡、會員卡、交通卡及類似者執行之交易類型)之任何幾何形狀之裝置。ID卡可包含具有經識別攜帶者之一經列印圖片之視覺ID卡以及非接觸式近接或交通錢包。
在圖1中，展示描繪根據本發明之態樣之用於製造一交易卡之一程序100之選定步驟之一流程圖。應注意，相對於本文中描述之程序，自本文中之描述將理解，一或多個步驟可被省略及/或不按程序之所述序列執行同時仍達成所要結果。
在步驟110中，在交易卡之卡本體中形成一開口。開口可經定大小以容納一或多個經成型電子組件。開口可部分(藉此形成(例如)一凹穴)或完全(藉此形成一孔)延伸穿過卡本體。在一些實施例中，可接著諸如使用一經施覆材料(諸如一經黏著地接合之塑膠材料，諸如圖3D中展示之元件307c)在一個側上完全或部分覆蓋穿過卡本體形成之一孔。如圖3D中描繪，元件307c與包圍孔之一區域重疊，以形成在周邊上藉由卡本體中之孔之邊緣且在一底端上藉由經施覆材料307c定界之一凹穴。經施 覆材料可係與隨後待填充於凹穴中之經成型材料相同或相容之一材料。在一些實施例中，如圖3D中展示，與包圍卡本體中之孔之區域重疊之經施覆材料307c可具有一貫通孔308，該貫通孔308具有小於卡本體中之孔之一面積，以便在卡本體中之孔之周邊的內部提供經施覆材料之一「凸緣(ledge)」309。
本發明之卡本體可由任何適合材料構成，包含諸如不鏽鋼、青銅、銅、鈦、碳化鎢、鎳、鈀、銀、金、鉑、鋁之任何適合金屬或任何合金，其為卡賦予其本體(結構)及重量之大部分。另外或替代地，本文中描述之卡本體可由任何適合聚合物(例如，聚碳酸酯、聚酯)或無機(例如，玻璃、陶瓷)材料或前述材料之任何者之任何組合構成。
在步驟120中，將一電子組件插入卡本體之開口中。
在步驟130中，使一成型材料圍繞電子組件成型。應注意，步驟120及130之順序可取決於特定應用而變化。
在一項實施例中，步驟130包含一包覆成型程序。在包覆成型程序期間，使一成型材料圍繞一電子組件(且通常在一電子組件上方)成型，使得成型材料覆蓋電子組件之一表面之至少一部分。電子組件之包覆成型可使用習知且市售裝備(諸如ENGLE插入件(奧地利之Engel Austria GmbH)及Cavist MoldManTM(內華達州之里諾(Reno))完成。
展示在一包覆成型程序之前(在圖2A中)及之後(在圖2B中)之一電子組件201。雖然將經包覆成型組件200描繪為使成型材料205完全覆蓋電子組件201，但一般技術者將理解，不同程度之包覆成型可達成交易卡之所要結構剛性、功能性及美觀。特定言之，如圖2A及圖2B中展示，呈連接至組件200之導線210及220之形式之電接觸件各具有自包覆成 型突出以允許至組件之電連接之一未經囊封端。應理解，雖然在圖2A及圖2B中被描繪為導線，但電接觸件或不限於電接觸件之其他未經囊封部分可採取任何形狀或形式。應進一步理解，在某些實施例(諸如其中可透過囊封層製作未經囊封組件與經囊封組件之間之一技術上可期望程度之耦合之實施例)中，可完全囊封組件。
返回至圖1，在採用一包覆成型程序之情況下，可在執行步驟120之前執行步驟130。亦即，電子組件可在插入卡本體之開口中之前被單獨地包覆成型。在插入經包覆成型電子組件之前，可進一步機械加工經包覆成型組件以移除過量成型材料及/或以在成型材料中產生可用於將經包覆成型電子組件固定至卡本體之開口中之特徵件。例如，參考圖2B，可將一唇緣機械加工至成型材料205中，使得經包覆成型組件200可固定至一卡本體之開口中。
替代地，可在執行步驟120之後執行步驟130中之包覆成型。在此實施例中，將電子組件插入卡本體之開口中。隨後，迫使成型材料流動至卡本體之開口中且在電子組件之一或多個曝露表面(包含至少頂表面)上方成形。一般技術者將理解，當成型材料流動至卡本體之開口中時，卡本體材料可經選擇以承受與包覆成型相關聯之壓力及熱而不顯著變形。
在採用一鑲埋成型程序之情況下，可在執行步驟120之前執行步驟130。習知鑲埋成型程序包含將電子組件插入一模具中，接著為將成型材料注射至模具腔中以形成經成型電子組件。在一鑲埋成型程序之後，經成型電子組件可由成型材料完全或部分囊封。
轉向圖3A至圖3D，描繪根據本發明之態樣之用於製造一 交易卡之一鑲埋成型程序之選定步驟之示意性圖解。在圖中，圖3A至圖3D中之區域305及308表示穿過卡之孔。圖3A中之區域307a、307b以及圖3B及圖3D中之區域307c表示卡本體中供成型材料結合且得到固持(find purchase)之經部分覆蓋孔(凹穴)。圖3B描繪其中經成型組件310之鑲埋成型材料可見之成品經成型卡。雖然為了圖解之目的，鑲埋成型材料與背景卡材料對比展示，但經成型組件在著色或陰影方面不限於相對於背景卡之任何特定程度之對比度，且可包括與卡之前側相同之材料或可包括經選擇以具有一著色或陰影(其經選擇以匹配卡之前側之著色或陰影以便在一成品卡中最小化其可見度)之材料。例如，在包括不同於成型材料(例如，一金屬或陶瓷本體及熱塑性樹脂成型材料)之材料之一卡本體中，成型材料之著色可經選擇以具有儘可能接近地匹配本體之材料之一色彩及色調，包含在成型材料中使用與卡本體材料相同或類似之成分(例如，在成型材料中包含與本體之金屬相同之一粉末金屬)。在其他實施例中，可使用與卡之本體形成對比之成型材料。圖3A描繪包含完全延伸穿過一卡本體302之一開口305之一交易卡300之前側。複數個固定特徵件307a、307b提供成型材料可黏著或以其他方式結合至之區域。在所描繪實施例中，固定特徵件307a、307b係盲孔(例如，凹穴)。在圖3B中之交易卡300之相對後側上找到一組類似固定特徵件307c。開口305及固定特徵件307a、307b、307c之幾何形狀經選擇以改良金屬交易卡300之RF效能。固定特徵件307a、307b、307c可包括一材料，該材料與成型材料相同或以其他方式相容且不同於卡本體材料，使得成型材料及固定特徵件之材料經熔融或以其他方式使用相對強於在成型材料與卡本體之間產生之任何接合之一接合結合在一起。
圖3C描繪在一鑲埋成型電子組件310已被放置於開口305中之後之交易卡300之前側。在所描繪實施例中，經成型電子組件310將在交易卡300上可見。經成型電子組件310之幾何形狀允許經成型電子組件310透過由固定特徵件307a、307b、307c產生之一偏置動作變得固定至交易卡300。替代地或另外，經成型電子組件310可使用環氧樹脂(諸如雙酚、酚醛清漆、脂肪族及縮水甘油胺)黏著至交易卡300之開口305。
可(例如，藉由銑削或機械加工)自經成型電子組件310移除過量成型材料以併入額外電子組件或其他所要組件。
圖4A描繪其中將一凹穴403機械加工至卡本體402中用於接納一電子組件405之一例示性包覆成型程序。在所描繪實施例中，電子組件405係一印刷電路板(PCB)，具體言之，一RFID模組。雖然將凹穴403描繪為橫越卡本體402之後面之一大部分，但一般技術者將理解，取決於待併入之電子組件，具有不同幾何形狀之較小開口可係適合的。
凹穴403可經定大小以接納電子組件405並將其固定至適當位置，或其可經定大小以允許凹穴403之內唇緣與電子組件405之外邊緣之間之過量成型材料。另外或替代地，電子組件405可使用環氧樹脂黏著至凹穴403，如上文描述。
經包覆成型面板410產生交易卡400之後面。經包覆成型面板410可完全或部分囊封電子組件405。經包覆成型面板410可經單獨製備且接著(例如，使用一適合環氧樹脂，如上文描述)附接至凹穴403，或其可藉由將成型材料層直接包覆成型至凹穴403中而形成。
在一例示性實施例中，在經包覆成型面板中使用之成型材料係可增強RF傳輸之一塑膠材料，其中交易卡400由一金屬或其他RF干 擾材料構成。
如此項技術中已知，具有用於與一銷售點(POS)終端機之一讀卡器感應地耦合之RFID晶片模組之交易卡通常亦具有經組態之將嵌入式天線感應地耦合至RFID晶片之一嵌入式增幅天線結構，其中經耦合天線、RFID晶片及讀卡器形成用於將資訊自卡傳輸至讀卡器之一迴路。因此，在其中RFID模組係經囊封或經部分囊封組件(或如本文中描述般處理之複數個電子組件之一者)之一例示性實施例中，可以任何數目個方式提供天線結構。在一項實施例中，在本文中描述之成型程序之後，天線結構可嵌入施覆至卡之一層中。天線承載層可使用以下程序層壓至卡：一非熱程序(諸如使用一黏著劑)、在不使(若干)電子組件上方之成型重新熔融、變形或以其他方式不利地干擾(若干)電子組件上方之成型之一溫度、壓力及持續時間下進行之一熱層壓程序或可在此一熱層壓步驟期間提供一背板(包括不受熱層壓影響之金屬或某一其他材料)以防止成型之任何重新熔融或變形自對其執行層壓步驟之相對表面突出。
在另一實施例中，成型步驟可包括不僅覆蓋如本文中描述之電子組件，而且亦至少覆蓋卡表面之天線結構隨後將安置於其中之部分之一包覆成型步驟。例如，可進行一溢流包覆成型步驟，除囊封或部分囊封RFID晶片之外，其亦覆蓋具有一所要厚度之一層中之卡之至少一整個表面(通常後側，但亦或替代地可係前側)。可接著諸如使用此項技術中已知之超音波程序將天線嵌入該經包覆成型層中。待列印於卡之表面上之任何內容亦可列印於經包覆成型層表面上，或可諸如經由黏著劑或層壓附接一額外列印層。在其他實施例中，可將天線列印於成型表面上，或諸如使用黏著劑或藉由層壓作為附接於經成型表面上方之另一層之部分施覆。前 述係非限制性實例，且應理解，存在本文中描述之程序之所得產物之下游處理用於在一卡中提供一經成型電子組件之無限可能性，且本發明之某些態樣不以任何方式受後續程序步驟限制。
在圖5A至圖5C中繪示之另一實施例中，用於與一RFID晶片之天線感應地耦合之一增幅天線502可採取幾乎包圍RFID晶片(例如，一雙介面(DI)RFID晶片)之一環形金屬框架之形式。如圖5A至圖5C中描繪，天線具有自環形天線之一內邊緣延伸至一外邊緣之一間斷或狹縫506。此一天線已大體上在頒予Le Garrec等人之美國專利第8,608,082號(‘082專利)中被描述且特性化為一「放大器」且在頒予Finn等人之美國專利第9,812,782號(及其他案)中被描述且特性化為一「耦合框架」，該等專利以引用的方式併入本文中。如在前述中且在2018年3月22日申請之標題為DI CAPACITIVE EMBEDDED METAL CARD之美國專利申請案第15/928,813號(該案經讓與本發明之共同受讓人且以引用的方式併入本文中)中描述，一金屬卡本體自身可用作此一天線或放大器，其中一狹縫(例如，504，如圖5A及圖5B中描繪)自卡之周邊延伸至其中安裝RFID晶片之凹穴。狹縫可具有任何幾何形狀，包含(但不限於)圖5A及圖5B中描繪之階狀形狀、‘813申請案及相關申請案中描述之任何幾何形狀或前述參考案中揭示之任何幾何形狀。
如圖5C中展示，金屬天線502由囊封材料包圍以形成一外部包圍件520及一內部區域522，且囊封劑亦填充狹縫506，從而將內部區域連接至外部包圍件。為了闡釋性目的，在圖5C中將天線描繪為在Z方向上無囊封材料覆蓋其，使得天線保持在描繪中可見。在其中卡之一金屬本體500亦用於信號放大之實施例中，囊封材料亦可填充金屬本體中之狹縫 504。然而，應理解，並非在全部實施例中可存在狹縫504。應進一步理解，卡本體可具有一個以上狹縫。例示性替代額外狹縫位置554、564、574以虛線描繪。例如，在一項實施例中，與晶片凹穴相交之狹縫504及554之組合可沿著卡之完整長度形成一對分，或與晶片凹穴相交之狹縫564及574之組合可一起沿著卡之完整寬度形成一對分。此處應注意，術語「對分」旨在意謂線將卡劃分為兩個區段，但該等區段不一定在大小上相等。雖然被描繪為在天線上大體上居中對準至天線之相對側上之相同線，但經組合狹縫可具有與天線及與彼此之任何關係，包含其中天線之不同側上之狹縫位於平行或非平行線上之一關係、其中狹縫連接至天線之鄰近側而非相對側之關係、其中狹縫非平行於卡之一邊緣之關係或其中狹縫之一者或兩者非線性之關係。針對其中卡經對分之實施例，卡之剩餘件可藉由包覆成型或其他非導電黏著劑或填料接合在一起。雖然一較佳實施例僅包含卡本體至兩個離散部分之一單一對分，但複數個本體狹縫可將卡劃分為兩個以上離散部分。經對分配置通常可最小化渦流。
因此，如圖5C中描繪般囊封之天線502界定一金屬裝納插塞550，該金屬裝納插塞550可以其整體產生且接著被插入卡本體中之一開口中，或可諸如藉由包覆成型在卡本體中之開口中原位產生。在將插塞插入凹穴中或原位成型之後，可(例如，藉由銑削或此項技術中已知之任何程序)在插塞之內部區域522中產生一凹穴以接納RFID晶片。此一設計之優點之一係金屬卡本體可經形成為具有用於接納插塞550之一貫通孔。較佳地，貫通孔可藉由除銑削之外之方法(諸如沖壓、蝕刻、雷射切割或類似者)形成。或卡本體可最初經形成為具有一貫通孔，此對於作為陶瓷、鑄造金屬或金屬摻雜環氧樹脂之一卡本體尤其有利(諸如在2018年9月 12日申請之標題為METAL-DOPED EPOXY RESIN TRANSACTION CARD AND PROCESS FOR MANUFACTURE之美國臨時申請案第67/730,282號中描述，該案經讓與本發明之共同受讓人且以引用的方式併入本文中)。接著，僅需要在一非金屬囊封材料(其比金屬更容易銑削且其銑削耗費更少時間)中執行用於產生凹穴以接納RFID晶片之銑削步驟。如此項技術中已知，用於接納RFID晶片之凹穴可係具有在卡之前表面上之一第一相對較大面積及在卡之後側上之一第二相對較少面積之一階狀孔。藉由放大RFID晶片插入其中之卡本體中之凹穴之面積，必須切割至金屬卡本體中(在其中存在狹縫之實施例中)之狹縫504之整體長度可最小化，從而亦節約製造時間。前述改良促進增加之輸出及效率。
在一些實施例中，卡本體用作增幅天線之部分可並非必要或期望的。在此等實施例中，卡本體中之開口可比如圖5A至圖5C中描繪之相對更大，使得外部包圍件520具有將插塞550中之天線502之金屬與卡本體分離之可操作以可接受地最小化來自卡本體之電/磁干擾之一寬度W。在此等實施例中，插塞550之幾何形狀可係更矩形，其中插塞之最內邊緣560更朝向卡本體500之中心定位以導引一些RF信號朝向卡之中心，而DI RFID晶片508之位置保持如描繪般基本上不改變以符合接觸件之位置之相關標準。
雖然本文中結合一金屬卡本體描述，但可在非金屬卡中採用類似幾何形狀。除本文中描述之適用於任何材料之卡本體之製造方法之外(雖然對於金屬、陶瓷及陶瓷塗佈金屬本體尤其有利)，亦可(例如)藉由超音地(或以其他方式)將金屬組件嵌入塑膠中作為卡內之一嵌體，因此替換銅導線或經蝕刻天線嵌體而在一塑膠(例如，PVC)卡本體中部署天線 502。如描繪之天線幾何形狀502可被描述為具有一幾乎封閉周邊之一平坦環形部件(具有將環帶之內周邊與外周邊連接之一狹縫506)。雖然在例示性實施例中被描繪為一單一部件，但天線結構並不如此受限制且可包括一個以上部件。相比之下，銅導線或經蝕刻天線嵌體通常產生具有徑向分離螺旋之旋圈之空間之線或導線之一螺旋圖案。
一般技術者將理解，適合成型材料將取決於在步驟130中使用之成型程序之類型。例如，在採用鑲埋或包覆成型之情況中，可使用熱塑性材料，諸如TechnoMelt®可熔融黏著劑(Henkel)，其可包含來自由以下項組成之群組之一或多個材料：EVA、茂金屬聚α-烯烴、聚烯烴(其包含無規聚α-烯烴)、嵌段共聚物、聚胺基甲酸酯熱熔融物及聚醯胺以及熱固性材料，諸如玻璃纖維強化聚酯、聚胺基甲酸酯、Bakelite®合成樹脂、熱固性塑膠(Duroplast)、三聚氰胺、鄰苯二甲酸二烯丙酯及聚醯亞胺。一般技術者將理解，亦可使用可經呈現為在一包覆成型或鑲埋成型程序中可流動之其他材料，包含(但不限於)粉末金屬，諸如銠、鋁、鈦、鎂、銅、黃銅、鎳、莫涅爾合金(Monel)、英高鎳、鋼及上述之合金。
在另一實施例中，在包覆成型或鑲埋成型程序中使用之成型材料係具有近似150℃至300℃之一成型溫度範圍之一塑膠材料。
圖6A至圖6C描繪一金屬RFID裝置之一特定實施例600，其包括呈具有一外周邊611、在卡本體中界定金屬框架之一內周邊612之一開口之金屬框架610之形式之一本體。至少一個本體間斷620自金屬框架之外周邊延伸至內周邊。至少一個電子組件安置於開口中且非導電材料640、642之層安置在電子組件周圍。電子組件包括安置於具有一天線636之一基板634中之一RFID晶片632，該天線636亦安置於基板中且連接至 RFID晶片。RFID晶片、天線及基板可統稱為一RFID模組。因此，RFID裝置600包括一金屬框架610，該金屬框架610具有相對表面614、615、外周邊611及在金屬框架中界定內周邊612且自相對表面614、615之至少一者延伸達一深度之一開口。如圖6A至圖6C中描繪，開口具有與金屬框架自上表面614至下表面615之一厚度T之一深度共存(depth coexistence)。包括一非導電基板634、安裝至基板634之RFID詢答機晶片632及在基板中連接至RFID詢答機晶片之模組天線636之晶片層630安置於開口內部。模組天線可經蝕刻或可具有此項技術中已知之用於安置於基板中之任何構造。一或多個填料層640、642可在晶片層與金屬框架之表面之一者之間安置於框架之開口中。一或多個層650、652可層壓於金屬框架之至少一個表面上方。在裝置之頂表面與底表面之間(如圖6B中描繪，在頂層650之頂表面與底層652之底表面之間)延伸之一貫通孔660較佳在裝置之定位於金屬層之內表面611與外表面612之間之一部分上方對準。雖然在圖6A至圖6C中被展示為具有晶片層中之天線636及金屬框架中之間斷620兩者，但應理解，一些組件可僅具有一者或另一者而非兩者，而其他實施例可具有兩者，如描繪。
製造裝置600之一個程序可包括在於開口中堆疊層642、630及640之前將層652固定至金屬框架610之底表面615，且接著將層650安置於開口上方，且層壓堆疊使得層640及642包封晶片層630。金屬框架可藉由在一金屬坯料中切割開口，藉由以所要形狀使金屬成型，或藉由自一經擠壓棒製造切片橫截面而建構。雖然被描繪為具有延伸至金屬框架610之內周邊612之尺寸，但應理解，晶片層630可具有一實質上更小佔據面積，使得層640及642完全包封晶片層630之全部側。此外，應理解，非 導電材料之一中間層(未展示)可安置於層640與642之間，在其中基板634之外周邊小於框架之內周邊612之構造中，具有用於容納基板634之周邊之一切口。
在圖7A至圖7C中描繪之另一實施例中，RFID裝置700包括一金屬框架710，該金屬框架710具有相對表面714、715、外周邊711及在金屬框架中界定內周邊712且自表面714延伸達一深度D之一開口。如圖7A至圖7C中描繪，開口具有小於金屬框架之自上表面714至下表面715之厚度T之一深度D。晶片層730(包括基板734、安裝至基板734之RFID詢答機晶片732及在基板中連接至RFID詢答機晶片之模組天線736)安置於開口內部。因此，開口包括一凹穴，該凹穴具有一底部及安置於晶片層與凹穴底部之間之一鐵氧體層742且填料層740在晶片層730與金屬框架之頂表面714之間安置於凹穴中。層750層壓於金屬框架710之頂表面714上方及填料層740上方。
製造裝置700之一個程序可包括：(藉由銑削、蝕刻、雷射)在一金屬坯料中製造凹穴開口以界定金屬框架710；在開口中堆疊層742、730及740；在開口上方安置層750；及將經堆疊組件層壓在一起。如圖7A至圖7C中描繪，RFID裝置700具有在裝置之頂表面與底表面之間(如圖7A中描繪在頂層750之頂表面與金屬層之底表面715之間)延伸，較佳在裝置之在金屬層之內表面711與外表面712之間之部分中對準之一貫通孔760。如圖7B中進一步描繪(在圖7A或圖7C中未展示以減少雜亂，且亦適用於圖6A至圖6C及圖8A至圖8C之設計，但未展示)，孔760可尤其良好地適合於接納一部件780，諸如經組態以固持一或多個鑰匙之一設備之一組件(諸如一鑰匙環或一鑰匙鏈)。因此，裝置600及700可係小於通常與 一信用卡相關聯之大小之一大小，且更適合適用於用作一鑰匙圈(key fob)或鑰匙標籤之一大小。
雖然圖6A至圖6C及圖7A至圖7C描繪僅非接觸式RFID裝置，但應理解，在任何前述中之RFID裝置可係能夠與非接觸式讀取器及基於接觸之讀取器兩者介接之一雙介面裝置。因此，如圖8A至圖8C中描繪，RFID裝置800包括一金屬框架810，該金屬框架810具有相對表面814、815、外周邊811及在金屬框架中界定內周邊812且自表面814延伸達一深度之一開口。晶片層830(包括基板834、安裝至基板834之RFID詢答機晶片832及在基板中連接至RFID詢答機晶片之模組天線836)安置於開口內部。在圖8B中描繪之其中開口包括具有一底部之一凹穴之實施例中，一鐵氧體層842安置於晶片層與凹穴底部之間，其中填料層840在晶片層830與金屬框架之頂表面814之間安置於凹穴中。層850層壓於金屬框架810之頂表面814上方及填料層840上方。由於DI晶片具有基於接觸之功能性，故其延伸至上層850之頂表面。
製造裝置800之一個程序可包括：(藉由銑削、蝕刻、雷射)在一金屬坯料中製造凹穴開口以界定金屬框架810；在開口中堆疊層842、830及840(具有用於容納晶片832之一切口)；在開口上方安置層850(具有用於容納晶片832之一切口)；及將經堆疊組件層壓在一起。在另一實施例中，當層842、830、840及850之堆疊經層壓在一起時，僅天線836可存在於基板830上，且接著產生用於接納晶片832之一孔且插入晶片832。可在適合回焊可熔融層以囊封除晶片832之頂部接觸表面之外之全部之一溫度下執行一後續層壓步驟。
雖然在圖8B中被描繪為具有小於金屬框架之厚度之一深度 之一凹穴，但應理解，DI晶片(或僅接觸件)設計亦可適合與其中開口延伸金屬框架之完整厚度之設計(諸如圖6A至圖6C中描述之實施例)一起使用。此外，此等實施例之排列包含僅具有一天線836之排列、具有一天線836及類似於狹縫620之一狹縫之排列及具有一天線及一狹縫兩者之排列。
為了維持意欲用於信用卡大小之支付裝置之標準讀卡器中之功能性，DI晶片之定向(其中晶片832之接觸墊之短邊緣平行於裝置之前緣870)、DI晶片832之位置(中心之左側)及金屬框架810之尺寸與一標準DI信用卡之最左部分(自卡之前表面或頂表面觀看)相同。此一構造允許裝置在箭頭P之方向上插入一基於接觸之讀卡器中，首先定向前緣870，從而使得自讀卡器之視角，無法區分裝置800與一標準信用卡。
雖然實施例600、700、800均不限於用於容納一鑰匙載體之一組件之貫通孔之任何特定位置，但應理解，在DI(或僅接觸式)裝置中，孔應定位於其不引起對插入讀卡器中之干擾之位置。雖然裝置之左上或右上邊角中之一位置(例如，圖8A中展示孔860a之處)可係可接受的，但在其中孔定位於自卡之後緣872突出之一附件874上(諸如在其中在圖8A中描繪孔860b之位置878中)之構造中，裝置在卡插入方向上之整體尺寸可減小。雖然幾何形狀如圖8A中描繪般係半圓形，但附件874可具有任何所要幾何形狀。雖然每一裝置可僅需要一單一貫通孔，但一些裝置可具有一個以上貫通孔。雖然在圖式中被描繪為在特定位置中具有貫通孔660、760、860a、860b，但孔可在不干擾裝置之功能元件(或裝置之預期使用，例如，用於一讀卡器，用於包含接觸件之模組)之任何位置中。然而，可尤其期望框架之金屬邊角中之位置。
雖然被描繪為矩形，但應理解，裝置600、700、800可具有任何所要幾何形狀(最尤其未被描繪為具有接觸功能之裝置600及700)。雖然裝置800需要用於在相關部分中插入一讀卡器中之一幾何形狀，但其整體幾何形狀並不受限制。
雖然本文中在特定實施例中被描述為包括一開口及包圍RFID收發器晶片之非導電層壓層及/或基板，但應理解，RFID晶片及/或天線可使用本文中描述之任何技術囊封。此外，雖然本文中之一些實施例之論述提及「卡」且其他實施例之論述提及適合在一鑰匙固持器上使用之「裝置」，但應理解，如本文中揭示之任何設計可適合以任何大小使用，不限於標準交易卡大小或旨在用於附接至一鑰匙固持器之較小大小。如此項技術中已知，一標準交易卡(例如，信用卡、轉賬卡、禮品卡)符合CR80或ISO/IEC 7810：2003標準，且具有近似3.5吋×2吋，或更具體言之，3.37吋(85.6mm)×2.125(53.98mm)，0.03125吋(0.76毫米)厚之標稱尺寸，其中修圓邊角具有3.18毫米之一半徑。如熟習此項技術者理解，前述尺寸係針對各者具有一公差範圍之標稱尺寸。雖然在本文中被稱為一「鑰匙固持器」，但應理解，如本文中論述之具有貫通孔之裝置可附接至適用於穿過孔之任何類型之部件，具有或不具有鑰匙附接至該相同部件(包含鏈、環、小索、繩索、項鏈、手鐲、柱等)。
雖然本文中參考特定實施例繪示且描述本發明，但本發明不旨在限於所展示之細節。實情係，可以在發明申請專利範圍之等效物之範疇及範圍內之細節且在不脫離本發明之情況下進行各種修改。
500:金屬本體
502:增幅天線/金屬天線
504:狹縫
506:狹縫
508:DI RFID晶片
520:外部包圍件
522:內部區域
550:金屬裝納插塞

Claims (21)

  1. 一種用於製造具有頂表面及底表面之一交易裝置之方法，該方法包括以下步驟：形成一金屬框架，該金屬框架界定一外周邊、由一開口界定之一內周邊及自該金屬框架之該外周邊至該內周邊之至少一個本體間斷；將至少一個電子組件插入該開口中，該電子組件包括一RFID模組；將一非導電材料安置在該電子組件周圍；形成在該裝置之該頂表面與該底表面之間延伸之一孔；及在該非導電材料上方安置至少一個額外層，其中該開口完全延伸穿過該金屬框架，且該至少一個額外層包括在插入該至少一個電組件之前安置於該開口之一個側上之一第一額外層，且將該非導電材料安置在該至少一個電子組件周圍之該步驟包括將非導電材料之一第一層在該至少一個額外層與該至少一個電子組件之間安置於該開口中且將非導電材料之一第二層安置於該至少一個電子組件之頂部上。
  2. 如請求項1之方法，其中該RFID模組包括連接至或經組態以感應地耦合至一RFID晶片之一天線。
  3. 如請求項1之方法，其中該至少一個額外層係一列印層。
  4. 如請求項1之方法，其中在該非導電材料上方安置該至少一個額外層之步驟包括在該非導電材料上方黏著地附接該一個額外層或層壓該至少一 個額外層。
  5. 如請求項1之方法，其進一步包括將一第二額外層安置於非導電材料之該第二層之頂部上。
  6. 如請求項1之方法，其中該孔在該內周邊與該外周邊之間延伸穿過該金屬框架。
  7. 一種根據如請求項1之方法製造之交易裝置。
  8. 一種RFID裝置，其包括：一金屬框架，其具有第一及第二相對表面、一外周邊及該金屬框架中界定一內周邊且自該等相對表面之至少一者延伸達一深度之一開口；一晶片層，其安置於該開口內部，該晶片層包括一基板、安裝至該基板之一RFID詢答機晶片及在該基板中連接至該RFID詢答機晶片之一模組天線；至少一個填料層，其在該晶片層與該金屬框架之該等表面之一者之間安置於該框架之該開口中；及至少一個層，其經層壓於該金屬框架之至少一個表面上方，其中該開口之該深度自該第一表面延伸達小於該金屬框架之一厚度，使得該開口包括具有一底部之一凹穴，該裝置進一步包括安置於該晶片層之一第一表面與該凹穴底部之間之一鐵氧體層，其中該填料層安置於該晶片層之一第二表面上。
  9. 如請求項8之RFID裝置，其中該裝置僅具有在該金屬框架之該第一表面及該填料層上方延伸之一單一層壓層。
  10. 如請求項8之RFID裝置，其進一步包括在該裝置之該頂表面與該底表面之間延伸之一孔。
  11. 如請求項10之RFID裝置，其中該裝置包括一鑰匙環或鑰匙鏈之一組件，其進一步包括安置於該孔中之一部件，該部件包括經組態以固持一或多個鑰匙之一設備之一組件。
  12. 如請求項8之RFID裝置，其中該RFID詢答機晶片包括具有一接觸墊之一雙介面晶片，且該接觸墊可自該裝置之一外表面接取。
  13. 如請求項8之RFID裝置，其中該RFID詢答機晶片由非導電材料完全包圍。
  14. 一種RFID裝置，其包括：一金屬框架，其具有第一及第二相對表面、一外周邊及該金屬框架中界定一內周邊且自該等相對表面之至少一者延伸達一深度之一開口；一晶片層，其安置於該開口內部，該晶片層包括一基板、安裝至該基板之一RFID詢答機晶片及在該基板中連接至該RFID詢答機晶片之一模組天線； 至少一個填料層，其在該晶片層與該金屬框架之該等表面之一者之間安置於該框架之該開口中；及至少一個層，其經層壓於該金屬框架之至少一個表面上方，其中該開口之該深度與該金屬框架之該厚度共同延伸且該金屬框架包括呈在該等第一及第二相對表面與外及內周邊之間延伸之一間斷之形式之一間斷，該裝置進一步包括在該晶片層之相對側上之第一及第二填料層及層壓於該金屬框架之該等相對表面及該等各自第一及第二填料層上方之第一及第二層。
  15. 一種RFID裝置，其包括：一金屬框架，其具有第一及第二相對表面、一外周邊及該金屬框架中界定一內周邊且自該等相對表面之至少一者延伸達一深度之一開口；一晶片層，其安置於該開口內部，該晶片層包括一基板、安裝至該基板之一RFID詢答機晶片及在該基板中連接至該RFID詢答機晶片之一模組天線；至少一個填料層，其在該晶片層與該金屬框架之該等表面之一者之間安置於該框架之該開口中；及至少一個層，其經層壓於該金屬框架之至少一個表面上方，其中該RFID詢答機晶片嵌入一非導電基板中，且具有與嵌入該非導電基板中之該RFID詢答機晶片之至少一個表面接觸之一層壓填料層。
  16. 如請求項15之RFID裝置，其中該層壓填料層、一鐵氧體層接觸嵌入該非導電基板中之該RFID詢答機晶片之上表面及下表面兩者。
  17. 如請求項15之RFID裝置，其包括與嵌入該非導電基板中之該RFID詢答機晶片之僅一個表面接觸之該層壓填料層，及與嵌入該非導電基板中之該RFID詢答機晶片之一相對表面接觸之一鐵氧體層。
  18. 一種用於製造一交易裝置之方法，該方法包括以下循序步驟：(a)形成界定一外周邊、由一開口界定之一內周邊及自該金屬框架之該外周邊至該內周邊之至少一個本體間斷之一金屬框架，該開口完全延伸穿過該金屬框架；(b)將一第一框上層在該開口之一個側上安置於該金屬框架上方；(c)將至少一個電子組件插入該開口中，該電子組件包括一RFID模組；(d)藉由將非導電材料之一第一填料層在該第一層與該至少一個電子組件之間安置於該開口中且將非導電材料之一第二填料層安置於該至少一個電子組件之頂部上而將一非導電材料安置在該電子組件周圍。
  19. 如請求項18之方法，其進一步包括將一第二框上層安置於非導電材料之該第二層之頂部上。
  20. 如請求項19之方法，其進一步包括形成在該裝置之該頂表面與該底表面之間延伸之一孔。
  21. 一種根據如請求項18至20中任一項之方法製造之交易裝置。
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