CN108027892B - 用于信息携带卡的自定心嵌体和芯层、过程以及得到的产品 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种用于形成至少一个信息携带卡的芯层的方法和得到的产品。该方法包括形成嵌体布局,和将可交联聚合物组合物分配在嵌体布局上并接触嵌体层以形成信息携带卡的芯层。嵌体布局包括与第一热塑性层耦合的至少一个嵌体层。第一热塑性层包括热塑性材料,并且在其中限定至少一个孔。至少一个嵌体层被至少部分布置在相应孔的内部。
Description
相关申请
本公开涉及下面的申请和基于下面申请的申请中所公开的材料,通过整体引用将其并入本文,如同在这里完全阐述一样:
(1)于2013年3月13日提交的美国专利申请号13/801,630;
(2)于2013年3月13日提交的美国专利申请号13/801,677;
(3)于2014年3月7日提交的国际申请号PCT/US2014/021548;和
(4)于2014年8月14日提交的国际申请号PCT/US2014/50987。
技术领域
本公开涉及诸如智能卡的信息携带卡。更具体地,所公开的主题涉及一种制作用于信息携带卡的芯层的方法,以及得到的芯层和信息携带卡。
背景技术
信息携带卡提供识别、认证、数据存储和应用处理。此类卡或部件包括钥匙卡、识别卡、电话卡、信用卡、银行卡、标签、条形码带、其他智能卡等。与传统塑料卡相关联的伪造和信息造假每年导致数十亿美元的损失。因此,信息携带卡正变得“更智能”以增强安全性。智能卡技术提供了防止造假并降低所造成的损失的解决方案。
信息携带卡通常包括嵌入在诸如聚氯乙烯(PVC)的热塑性材料中的集成电路(IC)。信息在交易之前已经被输入并存储在集成电路中。在使用时,信息携带卡以或者“接触”或者“非接触”模式工作。在接触模式中,使卡上的电子元件直接接触读卡器或其他信息接收设备以建立电磁耦合。在非接触模式中,以一定距离通过电磁作用来建立卡与读卡设备之间的电磁耦合,而不需要物理接触。将信息输入到信息携带卡的IC中的过程也以这两种模式中的任一种模式工作。
当信息携带卡变得“更智能”时,在每个卡中存储的信息量通常增加,并且嵌入的IC的复杂性也增加。这些卡在使用期间还需要经受挠曲以防止敏感性电子元件受到损坏以及提供良好的耐用性。还期望具有以低成本提高生产力的相对简单且大规模的商业过程。
发明内容
本发明提供了用于包括自定心嵌体布局或设计的信息携带卡的芯层、制作芯层的过程以及得到的产品。芯层还可以包括交联的聚合物组合物,并且自定心嵌体布局适合于通过热层压过程制造芯层。
在一些实施例中,用于形成用于至少一个信息携带卡的芯层的方法包括形成嵌体布局、将可交联聚合物组合物分配在嵌体布局上并接触嵌体层以形成信息携带卡的芯层的步骤,其中,所述嵌体布局包括与第一热塑性层耦合的至少一个嵌体层。第一热塑性层包括热塑性材料,并且在其中(或穿过其)限定至少一个孔。至少一个嵌体层被至少部分布置在相应孔的内部。形成嵌体布局的步骤可以包括提供在其中限定至少一个孔的第一热塑性层、将至少一个嵌体层至少部分或完全布置在相应孔的内部和将至少一个嵌体层与第一热塑性层相耦合(例如,使用胶带、粘合剂、焊料、或任何其他合适的化学或物理技术)的步骤。在一些实施例中,至少一个嵌体层被柔性耦合至第一热塑性层以形成与相应孔相邻或在其内的悬臂结构,以便适合于尤其是在处理步骤期间(例如,在真空处理和/或加热的步骤期间)存在可交联聚合物组合物时相对于该孔的边缘而自定心。可以在模具中执行此类过程。
该方法还可以包括下面步骤中的一个:将第一热塑性层布置在第一离型膜上、对可交联聚合物组合物施加真空、以及在分配可交联聚合物组合物之后将第二热塑性层或第二离型膜布置在嵌体布局上。第一或第二热塑性层可以包括热塑性材料,其选自由聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)组成的组。可交联聚合物组合物包括:可固化前驱体,其可以选自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、有机硅、氨基甲酸乙酯和环氧树脂组成的组。可交联聚合物组合物是液体或糊状物,并且在热量或辐射或者该两者下可固化。该方法还可以包括固化可交联聚合物组合物以形成交联的聚合物组合物的步骤。可以使用辐射或以升高的温度或者以辐射和热量两者在压力下执行固化步骤。此类压力可以等于或小于2MPa,并且升高的温度可以等于或小于150℃。
在一些实施例中,至少一个嵌体层包括至少一个电子元件。至少一个电子元件部分或完全位于第一热塑性层中的相应孔以内。嵌体层中的至少一个电子元件可以包括至少一个集成的电路、至少一个发光二极管(LED)元件或电池。嵌体布局或芯层可以包括金属片(诸如不锈钢片)、陶瓷片、木片和基于碳纤维片中的至少一个。在一些实施例中,第一热塑性层在其中(或穿过其)限定多个孔,嵌体布局包括被柔性耦合至第一热塑性层的多个嵌体层,每个嵌体层位于多个孔中的相应一个孔内,以便形成与相应孔相邻的悬臂结构,并且适合于尤其是在处理步骤期间存在可交联聚合物组合物时相对于该孔的边缘而自定心。所得到的芯层用于同时制作多个信息携带卡。
在另一方面,提供了一种用于制造包括如上所述芯层的至少一个信息携带卡的方法。用于制作信息携带卡的此类方法可以包括将可印刷热塑性膜层压在芯层的一面上。可印刷热塑性膜可以被层压在芯层的每一面上。此类方法还可以包括将透明的热塑性膜层压在芯层的一面上的可印刷热塑性膜上。透明的热塑性膜可以被层压在芯层的每一面上的可印刷热塑性膜上。
在另一方面,提供了包括芯层和最终信息携带卡的所得到的产品。在一些实施例中,用于至少一个信息携带卡的芯层包括在其中(或穿过其)限定至少一个孔的至少一个热塑性层、包括被耦合(例如,柔性耦合)至第一热塑性层的至少一个嵌体层的嵌体布局、和被布置在嵌体布局上并接触嵌体层的交联的聚合物组合物。在一些实施例中,每个嵌体层是至少:(i)被部分布置在相应孔内,和/或(ii)部分地相对于限定孔的第一热塑性层的边缘可移动。第一热塑性层可以包括热塑性材料,其选自由聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)组成的组。至少一个嵌体层可以被柔性耦合至第一热塑性层,每个嵌体层被定位成形成与相应孔相邻或在其内的悬臂结构并且相对于限定该孔的第一热塑性层的边缘是自定心的。至少一个嵌体层包括至少一个电子元件,其中,至少一个电子元件被部分或完全布置在限定孔的第一热塑性层的边缘内。嵌体层的至少一个电子元件可以包括至少一个集成电路、至少一个发光二极管(LED)元件、通信电路或电池。嵌体布局或芯层可以包括金属片(诸如不锈钢片)、陶瓷片、木片和基于碳纤维片中的至少一个。交联的聚合物组合物包括基本单元,其选自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、酯丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、有机硅、氨基甲酸乙酯和环氧树脂组成的组。在一些实施例中,该基本单元包括氨基甲酸乙酯丙烯酸酯或环氧树脂。在一些实施例中,第一热塑性层在其中限定多个孔,嵌体布局包括与第一热塑性层耦合的多个嵌体层,每个嵌体层被布置在多个孔中的相应孔的内部,并且芯层被配置为用于制作多个信息携带卡。
在一些实施例中,信息携带卡包括如上所述的芯层。信息携带卡包括被层压到嵌体布局和交联的聚合物组合物的表面上面的至少一个可印刷热塑性膜。信息携带卡还可以包括被层压到可印刷热塑性膜的表面上面的至少一个透明膜。
附图说明
当结合附图阅读下面的详细描述时,本发明从其中得到最佳的理解。需要强调的是,根据惯例,附图的各种特征不一定按比例绘制。在一些实例中,为了清晰,特征的尺寸被任意扩大或缩小。贯穿说明书和附图,相同的数字指代相同的特征。
图1示出了根据一些实施例的包括与第一热塑性层耦合的多个嵌体层的示例性自定心嵌体布局的正视图。
图2示出了图1的自定心嵌体布局的部分平面图。
图3示出了显示与第一热塑性层耦合的嵌体层的图2的自定心嵌体布局的放大图。
图4是示出根据一些实施例的用于将一个嵌体层与第一热塑性层耦合的方法的分解图。
图5是图4的部分分解图。
图6是示出耦合到第一热塑性层上面的嵌体层的部分正视图。
图7示出了图6的嵌体层和第一热塑性层的剖视图。
图8至图10示出了根据一些实施例的在包括应用可交联聚合物组合物的制造过程期间具有自定心嵌体布局的示例性芯层的剖视图。
图11是图8至图10中的示例性芯层的部分平面图。
图12示出了根据一些实施例的用于一个信息携带卡的示例性芯层的平面图。
图13是示出根据一些实施例的形成信息携带卡的芯层的示例性过程的流程图,其中,所述芯层包括多个嵌体层。
图14是示出根据一些实施例的用于将多个嵌体层耦合到第一热塑性层上面的示例性过程的流程图。
图15至图18示出了图13的示例性过程中的不同步骤处分层结构的部分横截面图。
图19是示出根据一些实施例的具有外垫片和内垫片的模具板的平面图。
图20示出了在一些实施例中用于形成用于信息携带卡的芯层的示例性模具的横截面图。
图21至图26示出了根据一些实施例的制作信息携带卡的示例性过程中的不同步骤处的层结构的横截面图。
图21是透明膜的横截面图。
图22是被布置在图19的透明膜上的可印刷膜的横截面图。
图23是在示例性芯层被布置在图20的两个膜上之后的层结构的横截面图。
图24是在第二可印刷膜被布置在图21的层结构上之后得到的层结构的横截面图。
图25是在第二透明膜被布置在图22的层结构上之后得到的层结构的横截面图。
图26是示出制作示例性信息携带卡的示例性过程的流程图。
具体实施方式
示例性实施例的这种描述旨在结合要被认为是整个书面描述的一部分的附图来阅读。在该描述中,诸如“下面”、“上面”、“水平”“垂直”、“上方”、“下方”、“上”、“下”、“顶部”和“底部”以及其派生词(例如,“水平地”、“向下地”、“向上地”等)的相对术语应该被解释为是指如随后描述的或如在讨论的附图中所显示的取向。这些相对术语是为了描述的方便,而并不要求以特定取向来构建或操作任何装置。除非另有明确描述,否则关于附着、耦合等的术语(诸如“连接的”和“互连的”)是指其中结构被直接地或者通过中介结构被间接地彼此固定或附接的关系以及两者是均可移动或刚性的附着或关系。
为了简洁,除非另有明确声明,否则贯穿此描述对“信息携带卡”或“智能卡”的引用旨在包含至少钥匙卡、识别卡、电话卡、信用卡、银行卡、电源卡、标签、条形码带、包括集成电路(IC)的任何部件等。“信息携带卡”或“智能卡”还包括多种多样的形状,其包括但不限于矩形片、圆形片、条、棒和环。“信息携带卡”或“智能卡”还包括“接触”和“非接触”模式的任何信息携带部件。“信息携带卡”或“智能卡”还包含具有或不具有板上电源的任何信息携带卡。包括电源的信息携带卡也被称为“电源卡”。
本发明提供了用于包括自定心嵌体布局或设计的信息携带卡的芯层、制作芯层的过程以及得到的产品。芯层还包括交联的聚合物组合物,并且自定心嵌体布局适合于通过热层压工艺制造芯层。
1.嵌体布局
参照图1至图12,本公开提供了根据一些实施例的示例性嵌体布局2。
参照图1至图5,在一些实施例中,示例性嵌体布局2包括第一热塑性层6和被柔性耦合至第一热塑性层6的至少一个嵌体层8。例如,可以使用诸如胶带、粘合剂、焊料或者任何其他合适的化学或物理手段的连接物4将至少一个嵌体层8耦合至第一热塑性层6。还可以使用瞬间粘合剂来执行该耦合。粘合剂或胶带上的粘合剂的成分可以是任何合适的材料,包括但不限于环氧树脂、氨基甲酸乙酯和丙烯酸酯。在一些实施例中,第一热塑性层6包括热塑性材料,该热塑性材料已被切割或另外被形成以便产生共同限定至少一个孔7的多个内部边缘(例如,6a、6b、6c、6d、6e和其他内部边缘)。在本发明的许多实施例中,多个内部边缘(例如,6a至6b)限定在第一热塑性层6内的孔7的阵列。至少一个嵌体层8的第一部分8a被定位成至少部分或完全在相应孔7以内,而第二部8b被牢固地耦合至第一热塑性层6的支撑边缘6a,使得嵌体层8相对第一热塑性层6来说是悬臂的。以这种方式,每个悬臂嵌体8相对于边缘6b并通过相应孔7而自由移动。这种结构布置允许悬臂嵌体8在本文所描述的处理步骤期间(例如,在真空处理和/或加热步骤期间)在存在可交联聚合物组合物16时是自定心的。有利地,在需要真空或热量的施加的处理步骤期间,悬臂嵌体8能够关于支撑边缘6a振动和在可以是在第一热塑性层6的内部边缘6b、6c、6d和6e上方或在内部边缘6b、6c、6d和6e下方的位置之间振动,从而允许由于降低的压力或升高的温度而挥发的气体等自由穿过孔7而不会被陷进去或受到悬臂嵌体8不适当的阻抗。
参照图13至图14和图4至图6,形成嵌体布局2的步骤(图13的步骤22)可以包括步骤32、34和36。在步骤32处,提供了在其中(或穿过其)限定至少一个孔7的第一热塑性层6。在步骤34处,至少一个嵌体层8被至少部分或完全布置在相应孔7内。在步骤36处,至少一个嵌体层8与第一热塑性层6耦合(例如,使用诸如具有粘合剂的胶带的连接物4)。瞬时粘合剂、焊料、任何其他合适的材料或方法等可以被用于将嵌体层8与第一热塑性层6相耦合。瞬时粘合剂的示例包括但不限于氰基丙烯酸盐粘合剂。
第一热塑性层6可以是由一层或多层热塑性膜模压或层压制得的。适合用于形成第一热塑性层6的材料的示例包括聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯的共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)等。第一热塑性层6可以是PVC、或氯乙烯与另一单体(乙烯基醚、乙烯基酯或乙酸乙烯酯)的共聚物、或PVC与氯乙烯聚合物的化合物或混合物。适用于本发明的PVC膜的示例可从供应商购得,所述供应商诸如弗吉尼亚州戈登斯维尔的美国公司Klockner Pentaplast;和中国石家庄欧罗化工(Eurochem)有限公司。此类共聚物树脂的示例可从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)根据商品名以及从德国路德维希港的BASF根据商品名购得。是氯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。等级包括YYNS-3、VYHH和VYHD。是氯乙烯和乙烯基异丁基醚的共聚物。等级包括MP25、MP 35、MP45和MP60。所有这些聚合物树脂都可以被供应为精细粉末。可以加入这些共聚物的粉末以将PVC树脂改性用于膜。可以通过模切一个或多个热塑性膜而形成具有至少一个孔的第一热塑性层6。基于聚烯烃的膜的示例可以是可从PPG工业公司获得的产品。
参照图4至图5,嵌体层8被布置在第一热塑性层6的相应孔7内。嵌体层8被部分或完全布置在孔7内。嵌体层8包括被嵌入在或表面安装在支撑膜12上的至少一个有源或无源电子元件10。嵌体层8可以包括印刷电路板(PCB)。电子元件10可以被嵌入或表面安装在PCB支撑材料上。支撑膜12的示例包括但不限于聚酰亚胺、诸如PET的聚酯、诸如FR-4的玻璃填充的环氧树脂片。具有所有元件的印刷电路板(PCB)被缩写为PCBa。为了简洁,在此公开中对PCB的引用将被理解为包含包括PCBa的任何PCB。嵌体层8内部的电子元件10的示例包括但不限于有源或无源电子元件,例如,集成电路(IC)、用于“电源卡”的电池(10-1)、按钮(10-2)、天线和诸如发光二极管(LED)的功能性元件。电子元件经由导线或迹线14而相互连接。支撑膜12可以是基于聚合物的介电材料。嵌体层8可以具有相对于第一热塑性层6中的孔的尺寸的任何尺寸。嵌体层8可以被部分或完全布置在此类孔中。在一些实施例中,第一热塑性层6上孔的尺寸大于嵌体层8的尺寸。嵌体层8可以被完全布置在孔中。在一些实施例中,第一热塑性层6中孔7的尺寸基本上同于或稍大于PCB的嵌体层8的尺寸。孔的形状通常与嵌体层8的形状相匹配。在一些实施例中,第一热塑性层6上的至少一个孔的尺寸小于嵌体层8的尺寸。至少一个孔的尺寸基本上同于或稍大于PCB的嵌体层8的部分。例如,一个孔的形状和尺寸可以与一个电子元件10相匹配。电子元件10的示例包括但不限于电池或者有源或无源电子元件,例如,嵌体层8中的集成电路(IC)。在一个优选实施例中,嵌体层的尺寸稍小于相应孔7的尺寸。
在一些实施例中,嵌体层8可以包括金属、陶瓷、含金属材料、含陶瓷材料、木材和基于碳纤维的材料、塑料等的块或片。用于这种块或片的合适材料的示例包括但不限于铂、铜、钨、含金属化粉末的材料、氧化铝、二氧化硅和含陶瓷粉末的材料。这种块或片可以呈某种颜色或重量,具有某种视觉上的或其他极好的特征。
参照图4至图6,在步骤36处,至少一个嵌体层8被耦合至第一热塑性层6(例如,使用胶带4)。合适胶带4的示例包括但不限于聚酰亚胺、聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯的共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)等。瞬时粘合剂、焊料、任何其他合适的材料或方法等可以被用于将嵌体层8与第一热塑性层6相耦合。瞬时粘合剂的示例包括但不限于氰基丙烯酸盐粘合剂。任何其他合适的化学或机械的手段也可以被用于将至少一个嵌体层8耦合至第一热塑性层6。在一些实施例中,如图3至图6中所描述的,仅嵌体层8的部分8a被耦合至第一热塑性层6的一个内部边缘6a。
参照图7至图12,嵌体层8与第一热塑性层6相耦合,以便形成第一热塑性层6内部的相应孔7内部的悬臂结构,并且被配置为在本文所描述的处理步骤期间(例如,在真空处理和/或加热步骤期间)在可交联聚合物组合物16中是自定心的。参照图7,嵌体层8在一端8a上与第一热塑性层6相耦合,另一端或部分8b可以摆动或自由移动。以这种方式,每个悬臂嵌体8相对于边缘6b和通过相应孔7而自由移动。参照图8,当呈液态或糊状的可交联组合物16被施加在嵌体层8上时,使用或不使用两个模具板15和17,嵌体层8在组合物16的排气期间或者在用于固化组合物16的加热步骤期间,或者在这两者期间移动。因此,嵌体层8自动调整其位置。这种嵌体布局2提供了一种有效的方式来排出组合物16中的气泡并且还使其自身水平以形成待制作的芯层的平坦表面。参照图12,在相应孔7中具有一个嵌体层8的一个区域提供了用于一个信息卡的芯层。返回参照图1至图3,嵌体布局2可以提供用于多个信息携带卡的芯层。
2.用于信息携带卡的芯层
参照图13至图19,鉴于图15至图17中示出的结构,描述了图13中的形成用于至少一个信息携带卡的芯层的示例性方法20。在图20中示出了得到的示例性芯层80。仅出于图示的目的,图15至图17和图20仅仅是具有用于一个信息携带卡的一个嵌体层的芯层部分的横截面图。图15至图17和图20可以被解释为具有用于多个信息携带卡的多个嵌体层的芯层。
参照图13,在一些实施例中,用于形成用于至少一个信息携带卡的芯层的方法包括步骤22、24、25和26中的一个或多个。如上所述在步骤22处,形成了包括与第一热塑性层6相耦合的至少一个嵌体层8的嵌体布局2。参照图14,步骤22(诸如用于形成嵌体布局2的示例性方法30)可以包括步骤32、34和36中的一个或多个。参照图14,方法30还可以包括步骤38,将第一热塑性层6布置在离型膜42(第一离型膜)上。图15示出了在嵌体布局2被布置在第一离型膜42上之后的结构。第一离型膜42(或者在本公开中的其他步骤中使用的任何其他离型膜)可以是根据商品名的聚四氟乙烯、任何其他含氟聚合物、有机硅、含氟聚合物或有机硅涂覆膜的片。在一些实施例中,优选可透气的离型膜。可透气离型膜的示例是有机硅涂覆的纸。例如,离型膜42可以采取有机硅涂覆的、不透气的羊皮烘焙纸(可从Regency Wraps公司根据商品名“If you care”获得)的形式。仅出于说明的目的示出了一个离型膜。在一些实施例中,可以不使用或使用两个离型膜。
返回参照图13,在步骤24处,将可交联聚合物组合物16分配在嵌体布局2上并且接触嵌体层2,以便形成信息携带卡100的芯层80。
参照图16,示出了在将可交联聚合物组合物16分配在第一热塑性层6和孔7内部的嵌体层8(即,嵌体布局2)上之后得到的层。在一些实施例中,还可以将可交联聚合物组合物16分配在孔外部的第一热塑性层6上。在一些实施例中,可交联聚合物组合物16被分配到孔7中。可交联聚合物组合物16可以直接接触包括有源和无源电子元件的电子元件10,例如,集成电路(IC)。可交联聚合物组合物16的量是预定的并受控制的。超出第一热塑性层6的顶面的任何多余材料可以被去除。在一些实施例中,可交联聚合物组合物16中的可固化前驱体未填充环氧树脂或氨基甲酸乙酯丙烯酸酯。
可交联聚合物组合物16包括:可固化前驱体,其可以选自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、有机硅、氨基甲酸乙酯和环氧树脂组成的组。可交联聚合物组合物是液体或糊状物,并且在热量或辐射或者该两者下可固化。
根据本发明形成的可交联聚合物组合物16通常包括呈液态或糊状形式的可固化前驱体。此类可固化前驱体可以是丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯、环氧树脂、有机硅等。可交联聚合物组合物16在一些实施例中可以是未填充的,而在一些其他实施例中包括填料或其他添加剂。可交联聚合物组合物16可以包括约0.5wt.%至约80wt.%范围的填料。填料可以是无机填料或有机填料。例如,填料可以是微粒状热塑性填料,诸如聚烯烃、聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯和至少另一种单体的共聚物、或诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的聚酯。在一些实施例中,氯乙烯共聚物填料中的至少另一单体可以是乙烯基酯、乙酸乙烯酯或乙烯基醚。微粒状热塑性填料可以是包括热塑性树脂的化合物或混合物,例如,包括PVC的化合物或混合物。
可交联聚合物组合物16中的可固化前驱体可以包括具有官能团的单体、低聚物或预聚物。该前驱体可以在包括但不限于加热、诸如紫外(UV)光的辐射、水分的常规固化条件下以及包括双重固化机理(诸如UV加上热固化)的其它合适条件下是可交联的。可固化前驱体可以呈液态或糊状形式。其粘度可以在1-100,000cps的范围内。在一些实施例中,可固化前驱体是氨基甲酸乙酯丙烯酸酯。这些可固化的前驱体容易从特殊化学品供应商处获得。这些供应商的示例包括但不限于康涅狄格州托灵顿的Dymax Corporation和宾夕法尼亚州埃克斯顿的美国Sartomer有限责任公司。可固化前驱体可以是环氧树脂,其在固化后提供柔性或柔性化的环氧树脂。
在一些实施例中,可以使用微粒状热塑性填料。热塑性填料的示例包括但不限于聚烯烃、PVC、聚酯、共聚物、三元共聚物等。提供足够产物的粉末状聚合物可以是包括PVC或改性PVC的化合物或混合物。微粒状热塑性填料可以是氯乙烯与至少另一种单体的共聚物,另一种单体可以是乙烯基酯、乙酸乙烯酯或乙烯基醚。此类共聚物的示例可以从陶氏化学公司(Dow Chemical Company)根据商品名UCARTM和从德国路德维希港的BASF根据商品名Laroflex TM获得。UCARTM是氯乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物。等级包括YYNS-3、VYHH和VYHD。LaroflexTM是氯乙烯和乙烯基异丁基醚的共聚物。等级包括MP25、MP 35、MP45和MP60。所有这些聚合物树脂通常以精细粉末形式供应。微粒状热塑性填料可以通过一种或多种相应的单体的悬浮聚合或乳液聚合获得,或者通过粉碎固体塑料而获得。作为示例而非限制,微粒状形式可以是任何尺寸。微粒可以在0.5-200微米的范围内。在一些实施例中,微粒在1-1000nm的范围内。
基于聚合物化学的一般原理,可交联聚合物组合物16还可以包括至少一种固化剂。此类可交联聚合物组合物16在固化后变成固态交联的组合物18。优选地,在一些实施例中,此类交联的组合物18比第一热塑性层6更具柔韧性。例如,可交联组合物16包括用于热固化的第一固化剂和用于辐射固化的第二固化剂。在固化或交联反应期间,此类可交联组合物转变成固态交联的聚合物组合物。此类交联的聚合物组合物18在本领域中也被称为“热固性”聚合物或“热固物”,以将其与热塑性聚合物区分开。在一些实施例中,可交联聚合物组合物是未被填充的。在一些其他实施例中,可交联聚合物组合物包含约0.5wt.%至约80wt.%范围的填料,并且优选约5wt.%至约50wt.%范围的填料。
合适的可交联聚合物组合物16的示例包括但不限于包含诸如丙烯酸酯或氨基甲酸乙酯丙烯酸酯的可固化前驱体的制剂。此类制剂的示例包括但不限于可从康涅狄格州托灵顿的Dymax Corporation获得的X-685-31-1和X-685-31-2。X-685-31-1是包含丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、过苯甲酸叔丁酯和光引发剂的制剂。X-685-31-1的粘度为1047cP。X-685-31-2也是包含丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、过苯甲酸叔丁酯和光引发剂的制剂。X-685-31-2的粘度为1025cP。将这些制剂分配在嵌体层上,并且然后在小于150℃的升高的温度下在小于2MPa的压力下固化。得到的芯层和得到的信息携带卡被成功制作。这些示例仅仅旨在说明根据本发明的实施例,并且如此以来不应该被解释为对权利要求施加限制。
装在注射器中的可交联聚合物组合物16可以使用用于粘合剂、封装剂、密封剂和封装化合物的标准分配装置或器具来分配。可以基于孔7和嵌体层8的体积来计算和控制待分配的可交联组合物16的量。该分配可以由机器人执行。
参照图13,在步骤25处,可交联聚合物组合物16在被分配到第一热塑性层6上之后在真空腔中进行排气。在一些实施例中,通过真空的排气过程可以在图16的结构上没有任何覆盖片的情况下完成。在步骤25处,将真空施加到真空腔中的可交联聚合物组合物16上。压力范围在10Pa至1000Pa的范围内。真空可以维持0.5至10分钟,优选1至3分钟。在循环结束时释放真空。可以使用一个或多个循环来实现无气泡样品。此类真空过程在低温下执行,优选在室温下执行。
可选地,在步骤26处,如图17中所示,在真空过程之前将第二离型膜42或第二热塑性层43布置在图16的结构上。第二离型膜可以与所描述的第一离型膜相同。第二热塑性层43包括热塑性材料,其选自聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)。第二热塑性层43可以与第一热塑性层6相同。第二热塑性层43的厚度可以在0.025mm至0.25mm的范围内。该热塑性层43如果使用了则变成为芯层的一部分。基于聚烯烃的膜的示例可以是可从PPG工业公司获得的产品。
在步骤28处,可交联聚合物组合物16可以被固化以形成交联的聚合物组合物18。可以使用辐射或以升高的温度或者以辐射和热量两者来在压力下执行固化步骤。此类压力可以等于或小于2MPa,并且升高的温度可以等于或小于150℃。此固化过程可以仅通过热固化方法在压力下实现。在一些其他实施例中,固化可以仅通过辐射固化机理(例如,UV固化)来执行。
可以将图17中示出的嵌体布局2或层结构40布置到模具中以用于固化。参照图18,示出了用于底板15或顶板17的示例性模具板。在一些实施例中,底板15和顶板17中的一个可以是平坦的。图18中的示例性板15包括在模具板15的基板上的外垫片44和内垫片46。外垫片44和内垫片46两者均可以是粘附到模具板15上面的胶带。此类胶带可以是耐高温塑料胶带,诸如在一面上具有粘合剂的聚酰亚胺胶带。在一些实施例中,外垫片44的厚度大于内垫片46的厚度。两个垫片在模具内部形成“凹坑(pocket)”,其中布置了图17中示出的嵌体布局2或层结构40。
图19示出了示例性模塑装置。底模具板包括垫片44和垫片46。垫片46比垫片44薄。两个垫片都是聚酰亚胺胶带。在此示例性装置中,顶模具17是平坦的没有胶带。包括图17中示出的嵌体布局2的层结构40被布置在模具内部。在示例性步骤38处,在压力下加热分层结构40。合适的温度将是高到足以使可交联聚合物组合物16部分或完全加工处理(cure)或者使第一热塑性膜6热层压或者满足此两者的温度。在热处理后,可交联聚合物组合物16形成固体。此类交联的聚合物组合物18与第一热塑性层6和包括电子元件10和支撑膜12的嵌体层8具有良好的粘合性。在一些实施例中,此类交联的组合物比第一热塑性膜6更具柔韧性。在一些实施例中,该温度在65-232℃的范围内。在一些实施例中,该温度低于150℃。
本文所描述的两个垫片仅用于说明。在一些其他实施例中,两个垫片均可以是模具板的永久性部分。自定心嵌体布局2中的嵌体层8在真空步骤25和固化步骤26的初始过程期间自定心。如本文所述,嵌体层8相对于孔7的边缘和第一热塑性层6的内部边缘移动或振动。在步骤25期间,被陷进在甚至在嵌体层8下的可交联组合物16内部的气泡可以容易地从组合物16中逸出。在固化的初始过程期间,当组合物16被加热时,嵌体层8可以相对于孔7和第一热塑性层6的边缘自定心。当组合物16交联并变成固态交联的组合物18时,嵌体层可以在自定心之后被固定。至少一个嵌体层8在处理期间保持自定心并且在固化步骤之后变成相对于孔7、第一热塑性层6或该两者的边缘在水平方向或垂直方向上是自定心的。
过程20还可以包括冷却层结构和剥离第一、第二、第三和第四离型膜。过程20还可以包括使用可见光、UV或其它辐射固化来固化可交联聚合物组合物16的步骤。过程20还可以包括经由引入水分或促进其他化学反应而固化的步骤。在过程20之后,可交联聚合物组合物16被固化以便产生固体。在离型膜被剥离之后,形成了用于信息携带卡的芯层。芯层包括第一热塑性层6、嵌体层8和交联的聚合物组合物18。可交联聚合物组合物16变成固态的交联的聚合物组合物18。可交联聚合物组合物16变成呈固态的交联的聚合物组合物18。不同的参考标记仅用于区分目的,即使其可以共享相同的化学组成。在图20中示出了来自过程20的用于信息携带卡的示例性芯层80。
参照图20,根据图1至图3、图16至图17描绘的结构以及图13和图14的步骤制造了信息携带卡的示例性芯层80。更具体地,示例性芯层80包括第一热塑性层6、嵌体层8和交联的聚合物组合物18。第一热塑性层6是聚氯乙烯(PVC)、氯乙烯的共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)等。交联的聚合物组合物18由以上相关部分中所描述的可交联组合物16形成。嵌体层8包括电子元件10,例如,至少一个印刷电路板(PCB)、支撑膜12和互连件(interconnect)14。诸如电池和有源或无源电子元件10的电子元件与互连件14相连接。电子元件10被嵌入在支撑膜14上。交联的聚合物组合物18填充第一热塑性层6和嵌入层8上的孔内部的空隙和剩余空间。在一些实施例中,交联的聚合物组合物18直接接触电子元件10的外表面。嵌体层8可以具有相对于第一热塑性层6中孔尺寸的任何尺寸。嵌体层8可以被部分或完全布置在此类孔中。
如图20中所示,在一些实施例中,来自可交联聚合物组合物16的交联的聚合物组合物18例如以1微米至100微米的厚度范围被布置在孔7外部的第一热塑性层6上。
在一些实施例中,第一热塑性层6在其中(或穿过其)限定了多个孔,嵌体布局2包括与第一热塑性层6相耦合的多个嵌体层8,并且每个嵌体层8被布置在多个孔7中的相应一个孔的内部。得到的芯层80用于同时制作多个信息携带卡。
本公开提供了包括芯层的所得到的产品。在一些实施例中,用于至少一个信息携带卡的芯层80包括在其中(或穿过其)限定至少一个孔7的至少一个热塑性层6、包括与第一热塑性层6耦合(例如,柔性耦合)的至少一个嵌体层8的嵌体布局2、以及被布置在嵌体布局2上并接触嵌体层8的交联的聚合物组合物18。每个嵌体层被部分布置在相应孔的内部。如上所述,第一热塑性层6包括热塑性材料,其可以是选自由聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)组成的组。至少一个嵌体层8与第一热塑性层6耦合以便形成在相应孔7内的悬臂结构,并且被配置为在交联的聚合物组合物16中是自定心的。至少一个嵌体层包括至少一个电子元件,其中,至少一个电子元件10被部分或完全布置在相应孔7的内部。嵌体层8中的至少一个电子元件10可以包括至少一个集成电路、至少一个发光二极管(LED)元件或电池。嵌体布局2或芯层80可以包括金属片(诸如不锈钢片)、陶瓷片、木片和基于碳纤维片中的至少一个。交联的聚合物组合物18包括基本单元,其选自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、酯丙烯酸酯(esteracrylate)、有机硅丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、有机硅、氨基甲酸乙酯和环氧树脂组成的组。在一些实施例中,交联的聚合物组合物18中的基本单元包含氨基甲酸乙酯丙烯酸酯或环氧树脂。第一热塑性层6在其中限定了多个孔7。嵌体布局2可以包括与第一热塑性层6耦合的多个嵌体层8,每个嵌体层被布置在多个孔中的相应孔7的内部,并且芯层80被配置为用于制造多个信息携带卡。
3.信息携带卡
在一些实施例中,本发明还提供了一种用于制造信息携带卡的方法。该方法包括形成如上所述的芯层。用于制造信息携带卡的此类方法可以包括在芯层的一面上层压可印刷热塑性膜。可以在芯层的每个面上层压可印刷热塑性膜。此类方法还可以包括在芯层的一面上的可印刷热塑性膜上面层压透明的热塑性膜。可以在芯层的每一面上的可印刷热塑性膜上面层压透明的热塑性膜。
在一些实施例中,信息携带卡包括如上所述的芯层。在一些实施例中,信息携带卡还包括被层压到芯层的表面上的至少一个可印刷热塑性膜。在一些实施例中,信息携带卡还包括被层压到可印刷热塑性膜的表面上的至少一个透明膜。在一些实施例中,信息携带卡还包括与嵌体层中的至少一个电子元件互连的至少一个电池。信息携带卡还可以包括金属、陶瓷、含金属的材料、含陶瓷的材料、木材、基于碳纤维的材料、塑料等中的至少一片。
参照图21至图26,制作示例性信息携带卡的示例性过程150包括如图26中示出的下面的步骤。在图21至图25中示出了示例性过程150的不同步骤处的层结构。参照图21,首先提供了透明膜132。透明膜132可以被用作信息携带卡的较外层。透明膜132的示例包括但不限于PVC和PET。在图26的步骤152中,参照图22中示出的结构,可印刷热塑性膜层134被布置在透明膜132上面。可印刷热塑性膜134是成像接收层。在制作信息卡的过程期间或在这之前,文字或图像可以被印制到可印刷热塑性膜134上面。在一些实施例中,此膜是不透明的,并且包含一些颜料诸如白色颜料。
在图26的步骤154中,芯层80被布置在可印刷热塑性层134和透明膜132上面。在图23中示出了一个所得到的示例性层结构。再次参照图20,在一些实施例中,示例性芯层80包括第一热塑性层6、嵌体层8和交联的聚合物组合物18。嵌体层8包括电子元件10,例如,至少一个印刷电路板(PCB)、支撑膜12和互连件14。电子元件(诸如电池和有源或无源电子元件10)与互连件14连接。电子元件10被嵌入或表面安装在支撑膜12上。交联的聚合物组合物16填充第一热塑性层6和嵌体层8上的孔内部的空隙和剩余空间。在一些实施例中,交联的聚合物组合物18直接接触电子元件10的外表面。
在步骤156(图26)中,在第二透明膜132之后将第二可印刷热塑性层134布置在图23的分层结构上面。在图24和图25中示出了示例性所得到的层结构。在一些实施例中,在图25的层结构的每一面上使用至少一个离型膜。离型膜的示例包括聚四氟乙烯、任何其他含氟聚合物、有机硅、含氟聚合物或有机硅涂覆膜的片。在一些实施例中,使用了可透气的离型膜。
在步骤158(图26)中,在步骤156之后的示例性层结构以升高的温度在压力下被进行层压。在压力下对步骤156之后的分层结构进行压制。在一些实施例中,该压力小于2MPa。分层的三明治结构随后在压力下以升高的温度进行加热。合适的温度足够高,使得所有的膜以良好的粘合性而被层压。在一些实施例中,温度在65-232℃的范围内。在一些实施例中,温度低于150℃。信息携带卡可以具有不同的尺寸。在一些实施例中,信息卡可以具有根据ISO/IEC 7810标准的尺寸。例如,用于大多数银行卡和ID卡的ID-1型智能卡具有85.6×53.98mm的尺寸。
在一些实施例中,示例性过程150包括诸如表面处理的过程以提高两层之间的粘合性。表面处理方法的示例包括但不限于在步骤158处的热层压之前的等离子体处理或电晕处理。
根据一些实施例,示例性过程20和150可以被用于在一片上同时制作多个信息携带卡。使用如上所述的过程可以制造包括多个嵌体层8的示例性芯层结构80。交联的聚合物组合物18填充第一热塑性层6和嵌体层8上的孔内部的空隙和剩余空间。在一些实施例中,交联的聚合物组合物18直接接触电子元件10的外表面。再次参照图13,可交联聚合物组合物16被布置在每个孔内部的嵌体层上以形成交联的聚合物组合物18。示例性可交联组合物包括含有或不含有填料的可固化前驱体。可固化前驱体是氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、酯丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、包括甲基丙烯酸酯的丙烯酸酯、有机硅、氨基甲酸乙酯、环氧树脂等。可交联组合物16被固化以形成交联的组合物18。固化方法的示例包括但不限于热固化和辐射固化。在一些实施例中,热固化发生在热层压过程期间。在一些实施例中,用至少一个可印刷热塑性层和透明膜来对示例性芯层结构80进行进一步层压。得到的层压结构随后被切割以形成多个信息携带卡。在一些实施例中,该压力优选小于2MPa。温度在一些实施例中是在65-232℃的范围内,并且在一些实施例中在层压过程中优选小于150℃。
本公开中的矩形形状的信息携带卡或智能卡仅用于说明。本公开结构和制作的过程还应用于任何信息携带卡或任何形状和任何尺寸的部件。这些部件的示例包括但不限于矩形片、圆形片、条、棒和环。该尺寸包括但不限于根据ISO/IEC 7810标准的任何尺寸。
尽管已经就示例性实施例描述了本主题,但其不限于此。相反,所附权利要求应该被广义地理解以包括可由本领域技术人员做出的其他变型和实施例。
Claims (32)
1.一种用于形成至少一个信息携带卡的芯层的方法,所述方法包括:
形成嵌体布局,所述嵌体布局包括与第一热塑性层耦合的至少一个嵌体层,其中,所述第一热塑性层包括热塑性材料,并且在其中限定至少一个孔,并且所述至少一个嵌体层被至少部分布置在相应孔的内部;以及
将可交联聚合物组合物分配在所述嵌体布局上并且接触所述嵌体层,以形成所述信息携带卡的芯层,
其中,所述至少一个嵌体层与所述第一热塑性层耦合以在相应孔内形成悬臂结构,并且被配置为在所述可交联聚合物组合物中是自定心的。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,形成所述嵌体布局的步骤包括:
提供在其中限定至少一个孔的所述第一热塑性层;
将所述至少一个嵌体层至少部分布置在相应孔内;以及
将所述至少一个嵌体层与所述第一热塑性层相耦合。
3.根据权利要求1所述的方法,还包括:
将所述第一热塑性层布置在第一离型膜上。
4.根据权利要求1所述的方法,还包括:
对所述可交联聚合物组合物施加真空。
5.根据权利要求1所述的方法,还包括:
在分配所述可交联聚合物组合物之后,将第二热塑性层或第二离型膜布置在所述嵌体布局上。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述第一热塑性层或第二热塑性层包括热塑性材料,其选自由聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)组成的组。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述可交联聚合物组合物包括:
可固化前驱体,所述可固化前驱体选自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、有机硅、氨基甲酸乙酯和环氧树脂组成的组,
所述可交联聚合物组合物是液体或糊状物。
8.根据权利要求1所述的方法,还包括:
固化所述可交联聚合物组合物以形成交联的聚合物组合物。
9.根据权利要求8所述的方法,其中,使用辐射或以升高的温度在压力下执行对所述可交联聚合物组合物的固化。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述压力小于2Mpa,并且所述升高的温度小于150℃。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,所述至少一个嵌体层包括至少一个电子元件,所述至少一个电子元件被部分或完全布置在相应孔的内部。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述嵌体层中的至少一个电子元件包括至少一个集成电路。
13.根据权利要求11所述的方法,其中,所述嵌体层中的至少一个电子元件包括至少一个发光二极管(LED)元件或电池。
14.根据权利要求1所述的方法,其中,所述嵌体布局包括金属片、陶瓷片、木片和基于碳纤维片中的至少一个。
15.根据权利要求1所述的方法,其中,所述第一热塑性层在其中限定多个孔,所述嵌体布局包括与所述第一热塑性层耦合的多个嵌体层,并且每个嵌体层被布置在所述多个孔中的相应一个孔的内部。
16.一种用于制造至少一个信息携带卡的方法,包括根据权利要求1所述的方法形成至少一个信息携带卡的芯层。
17.根据权利要求16所述的方法,还包括将可印刷热塑性膜层压在所述芯层的一面上。
18.根据权利要求17所述的方法,其中,可印刷热塑性膜被层压在所述芯层的每一面上。
19.根据权利要求16所述的方法,还包括将透明的热塑性膜层压在所述芯层的一面上的可印刷热塑性膜上。
20.根据权利要求19所述的方法,其中,所述透明的热塑性膜被层压在所述芯层的每一面上的所述可印刷热塑性膜上。
21.一种用于至少一个信息携带卡的芯层,包括:
至少一个热塑性层,在其中限定至少一个孔;所述热塑性层包括热塑性材料;
嵌体布局,包括与热塑性层相耦合的至少一个嵌体层,每个嵌体层至少部分被布置在相应孔内;以及
交联的聚合物组合物,被布置在所述嵌体布局上并接触所述嵌体层,
其中,所述至少一个嵌体层与所述热塑性层耦合以在相应孔内部形成悬臂结构,并且被配置为在所述交联的聚合物组合物中是自定心的。
22.根据权利要求21所述的芯层,其中,所述热塑性材料选自由聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺和丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)组成的组。
23.根据权利要求21所述的芯层,其中,所述至少一个嵌体层包括至少一个电子元件,所述至少一个电子元件被部分或完全布置在相应孔的内部。
24.根据权利要求23所述的芯层,其中,所述至少一个电子元件包括至少一个集成电路。
25.根据权利要求23所述的芯层,其中,所述至少一个电子元件包括至少一个发光二极管(LED)元件或电池。
26.根据权利要求21所述的芯层,包括金属片、陶瓷片、木片和基于碳纤维片中的至少一个。
27.根据权利要求21所述的芯层,其中,所述交联的聚合物组合物包括:
基本单元,其选自由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、有机硅、氨基甲酸乙酯和环氧树脂组成的组。
28.根据权利要求27所述的芯层,其中,所述交联的聚合物组合物中的所述基本单元包括氨基甲酸乙酯丙烯酸酯或环氧树脂。
29.根据权利要求21所述的芯层,其中,所述热塑性层在其中限定了多个孔,所述嵌体布局包括与所述热塑性层耦合的多个嵌体层,每个嵌体层被布置在所述多个孔中的相应孔的内部,并且所述芯层被配置为用于制作多个信息携带卡。
30.一种包括权利要求21所述的芯层的信息携带卡。
31.根据权利要求30所述的信息携带卡,还包括被层压到所述嵌体布局和所述交联的聚合物组合物的表面上的至少一个可印刷热塑性膜。
32.根据权利要求31所述的信息携带卡,还包括被层压到所述可印刷热塑性膜的表面上的至少一个透明膜。
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