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CN104380313A - 制造电子卡的方法 - Google Patents

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CN104380313A CN201380033588.4A CN201380033588A CN104380313A CN 104380313 A CN104380313 A CN 104380313A CN 201380033588 A CN201380033588 A CN 201380033588A CN 104380313 A CN104380313 A CN 104380313A
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Abstract

本发明涉及克服与将生物传感器（40）放入如智能卡的电子卡（10）中相关的一些物理问题。所公开的制造包括生物传感器（40）的电子卡（10）的方法包括：提供预制的卡主体（20），所述预制的卡主体（20）包括电路（30），该电路（30）具有用于连接生物传感器（40）的接触件（32），所述接触件（32）内嵌在所述预制的卡主体（20）中，从所述预制的卡主体（20）中除去材料，以在所述预制的卡主体（20）中形成凹部（50），从而使所述接触件（32）暴露出来，用粘性环氧树脂（56）涂覆所述凹部的壁（54），并且使用导电环氧树脂（52）将生物传感器（40）连接到所述接触件（32）。还公开了利用这一方法制造的电子卡（10），该电子卡包括生物传感器（40）。

Description

制造电子卡的方法
技术领域
本发明涉及一种电子卡、如称作智能卡的这类卡的制造方法。特别地，本发明涉及一种制造包含生物传感器的电子卡的方法。
背景技术
智能卡是带有嵌入式集成电路的口袋大小的卡片。智能卡通常包含易失和非易失存储器，以及微处理器部件。
典型的智能卡是通过将印刷电路组件层压在两层塑料之间来制造的。通常使用聚氯乙烯（PVC），因为它能在氧化前软化，并且，在适当的高温和压力下其将流动并顺应印刷电路组件上的元件的形状。当使用PVC或类似的物质，所需的层压温度可以高达250°C。
智能卡提供一种验证持卡人并通过卡将安全信息传递给读取器的方式。例如，如果“非智能”信用卡丢失或被盗，未经授权的用户将能够使用该信用卡直到该信用卡被注销。相反的，“智能”信用卡可能包括许多更高级别的安全措施，将能够防止未经授权的用户的使用。一种可能用在智能卡中的安全措施为对生物特征数据的分析，以便积极识别持卡人。
可通过向卡上增加生物传感器，如指纹读取传感器，将生物特征识别安全措施添加到智能卡中。在使用指纹读取传感器的情况下，当使用卡时，持卡人将他们的手指或拇指呈现给读取器，该读取器将积极对手指或拇指的所有人进行身份验证。
发明内容
本发明的目的在于，克服与将生物传感器放进电子卡（如，智能卡）相关的一些物理问题。
根据本发明的第一方面，提供了一种制造包括生物传感器的电子卡的方法，该方法包括：提供预制的卡主体，所述预制的卡主体包括电路，所述电路具有用于连接生物传感器的接触件，所述接触件内嵌在所述预制的卡主体中；在所述预制的卡主体中形成凹部以便使所述接触件暴露出来。
采用上述方法，通过常规技术预先制成包含电路的卡主体。术语“电路”旨在包括任何合适的电子卡电路，如，印刷电路板。在已知的电子卡制造技术中，在所述卡主体的形成期间，任何表面安装的部件都是在位的，所述卡主体在这些部件周围形成，根据需要使这些部件在表面上暴露出来。采用当前的方法，接触件连接至用于生物传感器的电路，并且，在预制期间，该接触件内嵌到卡主体中，即，完全被卡主体材料所包围；然而，在形成所述卡主体时，所述生物传感器本身不连接到电路。在所述卡主体已经预制后，在所述预制的卡主体形成凹部，以便露出所述接触件。所述接触件允许生物传感器在随后连接到卡主体。
同时，传统电子卡电路中的金属电路元件能够经受高温和高压，如所述高温和高压例如发生在用于形成典型的电子卡的层压工艺中，高温、高压会对生物传感器造成损害，该生物传感器可能是精密的高精度电子装置。具体地，所述传感器可能在高温下软化和变形，那么传感器的部件就存在可能被高温损坏的危险。
有利地，根据本发明的这个方面，所述生物传感器直到所述卡主体形成后才安装，这意味着该生物传感器在该卡主体形成或加工的过程中不会暴露在任何可能对该生物传感器造成损害的不利条件下。因此，本发明的这个方面允许在卡主体的构造中使用任何常规制造工艺，例如，上面所述的PVC层压技术，等等。
所述接触件设置为用于电连接到所述生物传感器。因此，接触件的数量和布局可以根据所述传感器中的连接点的配置而定。
所述方法可能包括将生物传感器连接到所述凹部中的接触件上。优选地，所述生物传感器用于识别所述电子卡的授权用户。所述电子卡可能被设置为只有在所述生物传感器提供授权用户的信息时才能工作。
在优选的实施例中，所述生物传感器为指纹识别器。优选地，所述生物传感器为由瑞典指纹卡AB（Fingerprint Cards AB）制造的FPC1080A生物指纹刮擦传感器。
优选地，在插入所述生物传感器之前，所述凹部的壁先涂覆粘性环氧树脂。所述粘性环氧树脂将所述传感器密封固定，防止该生物传感器从所述电路上脱落和断开。
优选地，所述生物传感器使用导电性环氧树脂树脂连接到接触件上。这确保了所述传感器和所述凹部中的接触件间的良好的欧姆接触。应当选择导电性环氧树脂树脂，这样，它的固化温度足够低而不会损坏所述生物传感器。例如，所述导电性环氧树脂树脂的固化温度可能低于100°C，更优地，低于60°C，这是许多生物传感器典型的最大设计工作温度。可以使用在室温下固化的环氧树脂树脂。
所述导电性环氧树脂树脂可能是各向异性导电环氧树脂。使用各向异性导电环氧树脂意味着即使有任何环氧树脂树脂溢出在所述接触件之间，在这些接触件之间也不会发生大量导电。由于不需要很高的准确性，这允许选择施加导电性环氧树脂树脂的技术/装置更加自由。
形成所述凹部的步骤优选地包括从所述预制的卡主体上除去材料从而形成所述凹部。具体地，可能使用精密铣刀，或更优地，使用激光铣刀，磨出所述凹部。激光铣床是非常精密的，并且可以通过调整以便只除去塑料而不是接触材料，这采用常规的机械研磨是很困难的。
铣削的深度优选设计为刚好结束在所述卡主体中的所述电路的水平位置，从而露出接触件。
形成所述预制的卡主体的方法包括：提供第一塑料层；在所述第一塑料层上提供电路，所述电路具有用于连接所述生物传感器的接触件；在所述第一塑料层上提供第二塑料层，使得电路置于所述第一塑料层和所述第二塑料层之间；并且层压所述第一塑料层和所述第二塑料层从而形成预制的卡。可能在至少135°C的温度和/或至少5 MPa的压力下实施所述层压，优选地，在至少150°C的温度和至少6.5 MPa的压力下进行。在一些实施例中，在层压前可能在所述第一和第二层的上方和/或下方提供额外的层。
当上述制造方法用在生产所述卡主体时，本发明的方法特别有利。特别地，上面的层压工艺使得如PVC等材料能够用于卡主体。借助于本方面的方法，这样的层压技术可以用于提供包括热敏部件的电子卡。此外，通过以这种方式预制卡主体，已知的卡形成技术可能用于制造该卡主体，使得本发明的制造方法能够与现有技术兼容。
所述电路可能包括处理器核存储器。所述存储器可能被设置用于存储与卡持有人相关的生物特征信息，而所述处理器可能被设置用于将所述存储的生物特征信息与生物传感器获取的生物特征信息进行比较。因此，所述处理器优选地设置用于根据生物传感器提供的指示，确定用户是否是授权的用户。所述处理器和存储器还可能被设置用于存储和向读取器传输与电子卡相关的其他信息，其中，传输的信息不包括存储的生物特征信息和通过生物传感器获取的生物特征信息。优选地设置所述处理器使得从所述传感器获取的生物特征信息在正常工作过程中不会从卡上传出。所述处理器优选地控制电子卡的工作。
以上方面阐述的方法可能出于多种目的而用于制造电子卡，其中，识别需要验证的电子卡的持有人是必须的。例如，根据上述方面制造的电子卡可能是以下任意一种：准入证、信用卡、借记卡、预付卡、积分卡、身份证、加密卡。如上所述，如果生物传感器没有提供授权用户的指示，电子卡优选地设置为不工作。因此，只有当生物传感器确认用户是授权的，电子卡才可以提供它所需的功能。例如，如果电子卡是准入卡，该准入卡只用当用户是授权的才能提供准入。
此外，以上方面阐述的方法可能用于制造使用RFID 电路和/或电子触板中的任何一个或多个的电子卡中。
根据本发明的第二方面，提供了一种电子卡，所述电子卡包括具有接触件和连接到该接触件的生物传感器的电路，所述电子卡通过以上任意一种方法形成。
在优选的实施例中，所述第二方面的电子卡包括：卡主体；内嵌在所述卡主体中的电路，所述电路具有接触件；在所述卡主体中的凹部，该凹部露出所述接触件，生物传感器安装在该凹部中，其中，所述生物传感器优选地通过导电环氧树脂电连接到所述接触件。
所述接触件与所述生物传感器电连接。因此，接触件的数量和布局优选地与所述传感器中的接触点的配置相对应。优选地，所述接触件为金的或镀金的。
优选地，所述生物传感器通过导电环氧树脂电连接到所述接触件。所述导电环氧树脂电确保了在所述凹部中所述传感器和所述接触件之间良好的欧姆接触。所述导电环氧树脂是各向异性的，意味着，如果环氧树脂树脂溢出到所述接触件之间，在该接触件之间不会发生大量的导电。
优选地，所述生物传感器用于识别所述电子卡的授权用户。所述电子卡可能设置为只有在所述生物传感器提供授权用户的指示时才能工作。在优选的实施例中，所述生物传感器为指纹读取器。
优选地，所述电子卡包括在所述凹部的壁和所述生物传感器之间的粘性环氧树脂。所述粘性环氧树脂将所述传感器密封固定，从而防止所述生物传感器从所述电路上脱落和断开。
所述电路可包括处理器和存储器。所述存储器可被设置为用于存储与卡持有人相关的生物特征信息，而所述处理器可能被设置为用于将所述存储的生物特征信息与生物传感器获取的生物特征信息进行比较。因此，所述处理器优选地设置用于根据生物传感器提供的指示，确定用户是否是授权的用户。所述处理器和存储器还可能被设置用于存储和向读取器传输与电子卡相关的其他信息。所述处理器优选地控制电子卡的工作。
所述电子卡可以是以下任意一种：准入证、信用卡、借记卡、预付卡、积分卡、身份证、加密卡。如果生物传感器没有提供授权用户的指示，则电子卡优选地设置为不工作。
附图说明
下面将参照以下附图，通过举例的方式对本发明的特定优选实施例进行更详细的描述。
图1为非接触式智能卡的部分剖视的侧视图；
图2为图1所示智能卡的部分剖视的俯视图；
图3为生物传感器的示意图；
图4为形成有用于接收图3所示的生物传感器的凹部的智能卡的部分剖视的侧视图；
图5为图4所示的智能卡的部分剖视的俯视图；
图6为将生物传感器插入图4所示的智能卡中的示意图；
图7为将生物传感器安装到图4所示的智能卡主体中的示意图；
图8为图7所示智能卡的部分剖视的俯视图。
附图未按比例绘制，并且某些特征被放大了。具体的，已经将所述卡主体和所述电路的厚度放大，以便更清楚地说明本发明。
具体实施方式
智能卡的大小通常与传统信用卡相似，并且具有类似的外观和感觉。传统的信用卡依照ISO/IEC 7810的国际标准）ID-1制造，也就是说，其大小为3 3/8英寸乘以2 1/8英寸（大约86 mm乘以54 mm），厚度为30密耳（大约0.75 mm）。在一些实施例中，智能卡可能比传统信用卡厚，以便容纳电路和生物传感器。
智能卡可能被生产为两种物理类型中的一种。
在通常被称为芯片卡的接触式智能卡中，金属接触件以预定的图案出现在卡的表面，从而形成触板，可以从卡的外部访问该触板。这些接触件连接到卡内的微处理器。这种第一类型的智能卡通常通过滑入卡读取器的槽中而使用，这样，卡读取器中弹簧承载的接触件与卡上的触板接触，以便读取微处理器的内容。
在通常被称为感应卡的非接触式智能卡中，使用非接触通信技术将微处理器的内容传输到读取器。这样的一个例子为射频识别（RFID），在卡的主体中形成有天线，并且读取器通过使用射频电磁场来读取微处理器的内容。这种类型的智能卡可能采用加密来确保卡和读取器之间信息的安全传输。
图1为非接触式智能卡的部分剖视的侧视图，其中，没有做出改变来容纳生物传感器。
智能卡10包括卡主体20和密封在该卡主体中的电路30。电路30为印刷电路板，其优选地由聚酰胺或FR-4级玻璃增强环氧树脂迭层片制成。
电路30层压在至少两层塑料22、24之间。该至少两层塑料22、24包括第一塑料层22和第二塑料层24，其中，在第一和第二层22、24之间夹有电路30。塑料层22、24由PVC制成；然而，可以使用其他塑料。其他合适的塑料包括聚酯、丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）和任何其他合适的塑料。此外，该塑料可以增加增塑剂或染料以实现所需的外观和感觉。
通过热层压方法，如US6586078B2所述的例子，生产图1所示的智能卡。合适的热层压方法可能包括以下步骤：
通过提供第一和第二塑料层22、24，并将电路30放置在第一和第二塑料层22、24之间，形成芯；
将该芯放置在层压机中；
对层压机中的芯应用热循环，以便使塑料层22、24液化或部分液化，热循环工作在135°C和250°C之间的温度下；
结合热量将层压机的冲压增加到约6.5 MPa的压力；
向层压机中的芯应用冷却循环，夯压相关的增大为约25%，直到芯被冷却到约5°C到20°C；
从层压机上移除芯。
接着，可以向该芯应用本领域技术人员所熟知的常规加工技术，从而形成卡主体20。这样的加工技术可能包括印刷、覆膜的形成，等等。
图2为图1所示的智能卡的部分剖视的俯视图，其显示了内部部件。
天线34连接到电路30。天线34用于与卡10外部的卡读取器通信。天线34可能通过在印刷电路板的铜包覆层上蚀刻合适的图案而形成。
电路30还包括若干附加部件36。这些部件包括处理器和存储器（未显示）。存储器设置用于存储与智能卡10相关的信息。例如，它可能包括智能卡10的持有人的识别、智能卡10的持有人的账户信息等。处理器设置为控制智能卡的工作。具体地，受制于智能卡10的持有人的认证，例如，通过使用密码，该处理器设置为将存储在存储器上的数据传递给卡读取器。
在一些实施例中，附加部件36可能包括用于向存储器和处理器供电的电池。可选地，或除了电池外，卡可能设置为，当该卡被卡读取器供给能量时，通过在智能卡10外的触板为其供电或从天线34获取电量。
图3到8举例说明了根据本发明的制造包括生物传感器的电子卡的方法的一个实施例。同时，所述的实施例涉及非接触式智能卡，然而，本发明不限于此。具体地，本领域技术人员可以理解，接触式智能卡或任何其他电子卡的制造方法也在本发明权利要求保护的范围内。
图3显示了生物传感器。
在这个实施例中，该生物传感器40为指纹刮擦类型。合适的指纹刮擦类型生物传感器40的一个例子为由瑞典指纹卡AB（Fingerprint Cards AB）制造的FPC1080A生物指纹刮擦传感器。该生物传感器40包括传感器面42和接触面44，优选地在所述生物传感器40的相对面上。
在生物传感器的传感器面42上是感应区43。在指纹刮擦类型传感器的情况下，传感区43为用户可能将他们的手指或拇指放在上面以便该指纹刮擦类型传感器获取生物特征数据的区域。刮擦的方向为垂直于所述传感器的长度的方向。
在生物计量传感器的接触面44上是接触区45。其优选地包括至少两个接触件46的阵列，在本实施例中，其包括十个接触件46。在优选的实施例中，当使用FPC1080A传感器，该接触区45包括三十二个接触件46。接触件46允许到生物传感器40的内部组件的电接入。接触件46优选地由金制成，或是镀金的。金的使用减少了接触件随时间推移的退化。
图4和5分别为智能卡的 部分剖视的侧视图和部分剖视的俯视图，其中，该智能卡中形成有凹部，用以接纳生物传感器。通过与制造图1所示的智能卡相同的方式制造该智能卡的主体。
该智能卡包括内嵌有电路30的卡主体20。接触件32设置在电路30中，并且设置为当生物传感器40固定时与生物传感器40上的接触件相对齐。电路30中的接触件32也由金制成或是镀金的。接触件优选地为导电垫。
凹部50形成在卡主体20中，以露出电路30中的接触件32。凹部50形成在智能卡主体20的上表面，并且大小基本与生物传感器40的尺寸相符，这样，该生物传感器40将刚好在凹部50内适用。
在这个实施例中，凹部50磨成卡主体20的表面。这可能使用精密铣刀，或更优地，使用激光铣刀完成。铣削的深度设置为使得凹部50的底部在卡主体20中的电路的水平位置，从而露出接触件32。
智能卡10的电路30包括多种组件36。这些组件包括存储器和处理器（未显示）。该存储器被设置用于存储与智能卡10相关的生物特征信息，该处理器被设置用于将存储在存储器上的生物特征信息与生物传感器30获取的生物特征信息进行比较，并且与电路30的接触件32通信。处理器因此设置用于根据生物传感器提供的指示确定用户是否是授权用户。存储器和处理器可能提供参考图2所描述的存储器和处理器相同的功能，并且可能以相同的方式被供电。
图6为生物传感器插入智能卡主体中的示意图。放大的区域显示了生物传感器上的接触件与电路中的接触件间的接触接合。
在生物传感器40插入进电路30之前，导电环氧树脂52被施加在电路30中的接触件32的表面。一种合适的导电环氧树脂为美国威斯康星州的Resinlab有限责任公司制造的SEC1222类型环氧树脂，其在室温（大约25°C）下固化。
可选地，可以使用具有很强的各向异性特征的导电环氧树脂52。当生物传感器40上的接触件46非常接近时，这种导电环氧树脂是很有利的，因为它在生物传感器40和电路30中的接触件32之间提供了所需的导电性，同时确保了即使导电环氧树脂52流到相邻的接触件32之间，在相邻的接触件之间不会形成任何明显的导电通路。
在生物传感器40插入之前，凹部的内壁54覆盖有环氧胶粘剂56。该环氧胶粘剂56将生物传感器40密封固定，从而防止生物传感器40从电路30的接触件上脱落或断开。
接着，生物传感器40与凹部50对齐，使用力F将生物传感器40推进凹部50，这样，生物传感器40上的接触件45和电路30中的接触件32通过导电环氧树脂56实现电接触。
导电环氧树脂52和环氧胶粘剂56优选地无需加热而固化。然而，可选地，导电环氧树脂52和环氧胶粘剂56中的一个或者两者同时可能需要热固化，其中，导电环氧树脂52和/或环氧胶粘剂56的固化温度低于生物传感器40的安全温度，例如，低于60°C，这是在优选的实施例中使用的FPC1080A传感器的最大工作温度。对于短的时间周期和/或不同的传感器类型可能使用更高的温度。
图7和8显示了组装到智能卡主体中的生物传感器。
生物传感器40已经形成在智能卡10中，而无需经受任何高温或高压。导电环氧树脂52和环氧胶粘剂56已经固化，并因此将生物传感器40固定在卡主体20中。

Claims (21)

1.一种制造包括生物传感器的电子卡的方法，该方法包括：
提供预制的卡主体，所述预制的卡主体包括电路，该电路具有用于连接生物传感器的接触件，所述接触件内嵌在所述预制的卡主体中；以及
在所述预制的卡主体中形成凹部，以便使所述接触件暴露出来。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在所述凹部中安装生物传感器。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述生物传感器为指纹识别器。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
使用导电环氧树脂将所述生物传感器连接到所述接触件。
5.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述导电环氧树脂是各向异性的导电环氧树脂。
6.根据权利要求2到5中任意一项所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在安装所述生物传感器前，先用粘性环氧树脂涂覆所述凹部的壁。
7.根据以上任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述形成凹部包括从所述预制的卡主体上除去材料以形成所述凹部。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，使用精密铣刀或激光铣刀从所述预制的卡主体上除去材料。
9.根据以上任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述提供预制的卡主体包括使用热层压工艺形成所述预制的卡主体。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述热层压工艺包括：
提供第一塑料层；
在所述第一塑料层上提供电路，所述电路具有用于连接所述生物传感器的接触件；
在所述第一塑料层上提供第二塑料层，使得所述电路置于所述第一塑料层和所述第二塑料层之间；并且
层压所述第一塑料层和所述第二塑料层以形成所述预制的卡。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述层压是在至少135°C的温度和/或至少5 MPa的压力下实施的。
12.根据以上任意一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述电子卡为以下任意一种：准入证、信用卡、借记卡、预付卡、积分卡、身份证、加密卡。
13. 一种电子卡，所述电子卡包括具有接触件的电路和连接到所述接触件的生物传感器，所述电子卡通过以上任意一项权利要求所述的方法形成。
14.一种电子卡，包括：
卡主体；
内嵌在所述卡主体中的电路，所述电路具有接触件；
在所述卡主体中的凹部，该凹部使所述接触件暴露出来；以及
安装在所述凹部中的生物传感器，该生物传感器电连接到所述接触件。
15.根据权利要求14所述的电子卡，其特征在于，所述生物传感器通过导电环氧树脂电连接到所述接触件。
16.根据权利要求15所述的电子卡，其特征在于，所述导电环氧树脂为各向异性导电环氧树脂。
17.根据权利要求14到16中任意一项所述的电子卡，其特征在于，所述生物传感器为指纹识别器。
18.根据权利要求14到17中任意一项所述的电子卡，其特征在于，所述电路包括：
存储器，该存储器被设置为用于存储与所述卡的至少一个授权用户相关的生物特征信息；
处理器，该处理器被设置为用于将所存储的生物特征信息与由所述生物传感器获取的生物特征信息进行比较，从而确定所述卡的用户是否是至少一个授权用户中的一个用户。
19.根据权利要求14到18中任意一项所述的电子卡，其特征在于，所述电子卡被设置为：如果所述处理器没有指示是授权用户，则该电子卡不工作。
20.一种制造包括生物传感器的电子卡的方法，基本如前参考图3到图8所述的。
21.一种包括生物传感器的电子卡，基本如前参考图3到图8所述的。
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