UA52673C2 - Спосіб виготовлення модуля чіп-картки, модуль чіп-картки, виготовлений за цим способом, і комбінована чіп-картка, що містить цей модуль - Google Patents

Abstract

Винахід стосується способу виготовлення модуля чіп-картки, модуля чіп-картки, виготовленого за цим способом, і комбінованої чіп-картки, що містить цей модуль. Модуль чіп-картки (1) включає у себе носій (2) з першою контактною площиною (3) та напівпровідниковим чіпом (4), а також електропровідні з'єднання (5) між напівпровідниковим чіпом і першою контактною площиною. З іншого боку носія (2) модуль чіп-картки має другу контактну площину (6), що також електропровідно з'єднана з напівпровідниковим чіпом (4). Друга контактна площина (6) може, наприклад при контактуванні з вмонтованою у корпус картки індукційною котушкою, служити для безконтактної та контактної передачі даних.

Description

Винахід стосується способу виготовлення модуля чіп-картки, виробленого за допомогою цього способу модуля чіп-картки та комбінованої чіп-картки, що містить цей модуль.

Під комбінованою чіп-карткою (або скорочено: комбі-карткою) далі слід розуміти чіп-картку, користуючись якою можна здійснювати обмін даними та інформацією між нею та пристроєм зчитування- запису як традиційним способом з використанням гальванічних контактів, так і безконтактним індуктивним способом.

Такими комбі-картками можна користуватись, наприклад, як невеликим гаманцем з грішми або для контролю доступу осіб, що потребує реєстрації.

Для звичайної, так званої контактної передачі даних на поверхні чіп-карток передбачені контактні площинки, що зазвичай відповідають вимогам стандарту І5БО 7810 або 7816, зчитування з яких здійснюється за допомогою електричного з'ємного (відкидного) контакту. Контактні площинки для передачі даних з використанням контактів далі називатимуться першою контактною площиною або спрощено - І5О- контактними площинками. Чіп-модуль для такої звичайної чіп-картки відомий, наприклад, з опису до патенту

Німеччини ОЕ-А-39 24 439.

Для передачі даних індуктивним способом у чіп-картку вмонтовано антену. Зазвичай електрична котушка розміщується у корпусі чіп-картки таким чином, що її не видно зовні. Для цього придатні, наприклад, котушки з несучою частотою у відкритому промисловому діапазоні частот, наприклад, 13.56МГЦц.

Далі винахід пояснюється на прикладі електричної котушки, причому він не обмежується розглядом цієї спеціальної конструкції антени. Крім того, модуль чіп-картки (СС-модуль), виготовлений за способом, що відповідає винаходу, взагалі є також придатним для контактування з іншими елементами чіп-картки, з якими слід встановити контакт.

Якщо у чіп-картці комбінуються обидві описані вище системи передачі даних, необхідно забезпечити електропровідні зв'язки як з ІО-контактами, так і з котушкою.

Виготовлення ІбБО-контактів зазвичай здійснюється таким чином, що спочатку виготовляється модуль чіп-картки, який потім розміщується у виїмці у носії картки. Модуль чіп-картки виробляється з гнучкого несучого матеріалу, наприклад, армованої скловолокном епоксидної пластини, з одного боку якої розташований напівпровідниковий чіп, а з другого боку - ІЗО-контактні площинки. Останні складаються взагалі з шару міді, на поверхню якого нанесені шари нікелю і золота. ІЗО-контактні площинки і напівпровідниковий чіп завдяки наявності виїмок у несучій пластині модуля з'єднані за допомогою електричних провідників.

Теоретично існує можливість провести до І5О-контактних площинок додаткові виводи, необхідні для електричного контактування, тобто збільшити ІЗО-контактні площинки за рахунок ще двох додаткових площин.

Проте, недолік такого варіанта конструкції полягає у тому, що місця підключення розташовані на поверхні чіп-картки, внаслідок чого на них можуть впливати перешкоди і маніпуляції. Короткі замикання, що виникають внаслідок дотику до контактних площинок та/або фізичного контакту з металічними предметами, можуть викликати, наприклад, зсув власної частоти. Наслідками цього можуть бути порушення режиму роботи або повна функціональна відмова. Таким чином, для того, щоб запобігти таким перешкодам і маніпуляціям з інформацією, що передається індуктивним способом, слід знайти інші способи контактування між напівпровідниковим чіпом і котушкою.

В описі до патенту Німеччини ЮОЕ-А-195 00 925 описується чіп-картка як для безконтактної, так і для контактної передачі даних, в якій вбудований у корпус картки чіп-модуль має дві розташовані навпроти контактні поверхні для контактного обміну даними та для підключення антени.

Крім того, в описі до патенту Німеччини ЮЕ-А-195 00 925 описується спосіб, за допомогою якого такий чіп-модуль монтується у корпусі чіп-картки і забезпечується потрібне контактування.

Відомі до цього часу способи виготовлення модулів чіп-карток складаються з кількох технологічних операцій, наприклад, роздільне утворення структури однієї або кількох контактних площин (наприклад, шляхом травлення) або пластини з носіями модулів (шляхом штампування або свердління), і тому потребують багато часу і витрат.

Тому метою винаходу було створення такого способу для виготовлення СС-модулю, який дозволяв би підключати антену (індукційну котушку) або інші складові частини чіп-картки, з якими треба забезпечити контакт, простим та економічним способом, причому ефективно запобігти впливу перешкод або маніпуляцій на виводи чіп-модуля, виготовленого таким способом. Крім того, необхідно, щоб за допомогою способу, який відповідає винаходу, можна було виготовити такий чіп-модуль, що можна було б вмонтувати у корпус чіп-картки традиційним способом.

Це завдання вирішується за допомогою способу для виготовлення СС-модуля згідно з п.ї! формули винаходу.

Крім того, винахід стосується виготовленого за допомогою способу згідно з п.1 формули винаходу ССо- модуля за п.б, а також, згідно з п.11, комбі-картки, що включає у себе чіп-модуль, виготовлений згідно з п.1 формули винаходу.

Згідно з цим, винахід стосується способу для виготовлення СС-модуля, що включає у себе носій та розташовану на ньому першу контактну площину (ІЗО-контактні площинки), а також напівпровідниковий чіп.

Сб-модуль можна збирати за традиційною технологією. Наприклад, носій може бути виготовлений з пластмасової пластини, зокрема з епоксидної пластини, армованої скловолокном, що має виїмки для розміщення напівпровідникового чіпа і провідників, за допомогою яких напівпровідниковий чіп з'єднується з першою контактною площиною (ІЗО-контактними площинками). ІЗО-контактні площинки можуть бути виготовлені з мідного шару, на який нанесені шари нікелю та золота. Контактні площинки зазвичай відповідають вимогам стандарту ІЗО 7810 або 7816.

Сб-модуль, виготовлений за способом, що відповідає винаходу, має другу контактну площину, розташовану на протилежному першій контактній площині боці носія модуля. Додаткова контактна площина розташовується зазвичай з того ж боку носія, що й напівпровідниковий чіп. Друга контактна площина доцільно виробляється з металу. Для того, щоб надати їй таких самих електропровідних властивостей, що має перша контактна площина, вона має переважно таку саму конструкцію. Наприклад, вона складається з шару міді, покритого шарами нікелю та золота.

Друга контактна площина має відповідну структуру для утворення необхідного числа місць підключення індукційної котушки або інших складових частин чіп-картки, з якими необхідно утворити контакт.

Формування структури другої контактної поверхні здійснюється переважно шляхом штампування або аналогічним способом. Відповідно до способу, що відповідає винаходу, воно здійснюється одночасно з виробленням способом штампування виїмки для розміщення напівпровідникового чіпа та отвори для проведення провідників у носії модуля. Так можна значно спростити процес виготовлення другої контактної площини. Таким чином, друга контактна площина або принаймні її базовий шар розміщується на носії модуля переважно ще перед формуванням його структури. Якщо друга контактна площина складається з послідовності шарів мідь-нікель-золото, то спочатку, наприклад, мідна смуга фіксується на носії модуля з одного боку, переважно посередині. Після цього способом штампування або аналогічним способом формується структура носія модуля. Насамкінець способом гальванізації наносяться шари нікелю та золота. Особливо ефективним способом є така гальванізація одночасно з нанесенням способом гальванізації покриття на І5О-контактні площинки (першу контактну площину), що знаходяться з іншого боку носія модуля. Після цього напівпровідниковий чіп фіксується відомим способом на СС-модулі. Потім звичайним способом прокладаються електропровідні з'єднання з першою контактною площиною (І5ЗО- контактними площинками) та додатковими місцями підключення другої контактної площини, наприклад, за допомогою з'єднувальних провідників із золота.

За бажанням, для захисту напівпровідникового чіпа на СС-модуль наноситься опорне кільце, що охоплює напівпровідниковий чіп. Доцільним є те, що це опорне кільце одночасно служить як обмежувач для пластмаси, що покриває чіп. Опорне кільце виробляється переважно з пружно-еластичного матеріалу, наприклад, з металу, зокрема з міді. Для того, щоб попередити короткі замикання між опорним кільцем та другою контактною площиною, між ними слід розташовувати діелектрик. Діелектриком може служити, наприклад, клей, за допомогою якого опорне кільце фіксується на модулі. Переважно застосовується чутливий до тиску клей.

Виготовлений за способом, що відповідає винаходу, СС-модуль (із захисним кільцем або без нього), можна звичайним відомим способом розмістити у корпусі чіп-картки. Наприклад, у корпусі картки, що виробляється зазвичай з пластмасової пластини, наприклад, з полікарбонату, способом фрезерування виробляється виїмка, форма та розміри якої відповідають СС-модулю, який треба у ній розмістити. СО- модуль зазвичай приклеюється у цій виїмці за допомогою клею для гарячого склеювання (так званий спосіб гарячого розплаву).

Згідно з винаходом, особливо переважним є такий варіант, коли антена (індукційна котушка), що має бути з'єднана з додатковою контактною площиною СС-модуля, який відповідає винаходу, вбудовується у носій картки або розташовується на ньому. Якщо індукційна котушка виконана у вигляді котушки з мідного дроту, пропущеного крізь корпус картки таким чином, що його не видно зовні, місця підключення виробляються, наприклад, способом фрезерування поверхні корпуса картки перед розміщенням Со- модуля, який відповідає винаходу. Особливо переважним є спосіб формування місць підключення одночасно з фрезеруванням виїмки для розміщення СС-модуля.

Електропровідні з'єднання між другою контактною площиною СС-модуля і виводами для підключення індукційної котушки виготовляються шляхом нанесення м'якого припою або клею з анізотропною електропровідністю.

Нижче винахід пояснюється за допомогою креслень. Показано:

Фіг.1 Схема поперечного перерізу СС-модуля, виготовленого за способом, що відповідає винаходу,

Фіг2 Схема корпусу картки для розміщення СС-модуля, виготовленого за способом, що відповідає винаходу, вид зверху,

Фіг.3 Схема поперечного перерізу корпусу картки за фіг.2 вздовж лінії А-А.

На фіг.1 детально наведений приклад конструкції СС-модуля 1, виготовленого за способом, що відповідає винаходу, з носієм модуля 2, який може бути вироблений, наприклад, з пластмасової пластини, зокрема армованої скловолокном епоксидної пластини. З нижнього боку носія 2 за допомогою клею 7 фіксується перша контактна площина 3. Перша контактна площина зазвичай утворюється з контактних площинок, що відповідають вимогам стандартів ІБО 7810 або 7816. Самі контактні площинки можуть бути вироблені, наприклад, з мідної пластини, покритої шарами нікелю та золота.

На протилежному першій контактній площині З боці носія 2 згідно з винаходом розташована друга контактна площина 6, що виробляється, наприклад, з металу, зокрема з мідної пластини, на якій за допомогою клею 7 зафіксовані шари нікелю та золота. Друга контактна площина охоплює праве та ліве місце підключення.

У виїмці носія 2 розташований напівпровідниковий чіп 4, з'єднаний за допомогою електричних провідників з першою контактною площиною З та другою контактною площиною 6. У наведеному прикладі показані лише провідники 5, що ведуть до першої контактної площини 3, виконані, наприклад, із золота, і проведені крізь інші отвори у носії 2. Не показані з'єднання напівпровідникового чіпа з другою контактною площиною 6 (тобто праве та ліве місця підключення) можуть бути виконані так само, як з'єднання з першою контактною площиною 3, тобто, наприклад, також за допомогою з'єднувальних провідників.

Для захисту напівпровідникового чіпа 4 на другій контактній площині 6 розташоване опорне кільце 8, що охоплює напівпровідниковий чіп. Опорне кільце 8 доцільно виконується з пружно-еластичного матеріалу, зокрема з металу. Для попередження коротких замикань між місцями підключення другої контактної площини б та опорним кільцем 8 між другою контактною площиною та захисним кільцем розміщений діелектрик 9. Опорне кільце 8 фіксується переважно шляхом приклеювання. Доцільним є те, що клей є діелектриком. При цьому переважно застосовується клей, чутливий до тиску.

Опорне кільце 8 одночасно може служити також обмежувачем для клейової маси 10, наприклад, силіконового лаку або епоксидної смоли, що покривають напівпровідниковий чіп 4.

Сб-модуль 1 виготовляється за допомогою способу, що відповідає винаходу, який складається з таких етапів: фіксація металевої смуги у поздовжньому напрямку на одному боці пластини носія модуля як другої контактної площини (6); формування структури металевої смуги для утворення окремих місць підключення другої контактної площини (б); фіксація металевої пластини на іншому боці пластини носія модуля і формування структури першої контактної площини (3); формування структури пластини носія модуля шляхом вироблення отворів для розміщення напівпровідникового чіпа (4) та/або для електропровідних з'єднань (5); у разі необхідності нанесення шарів на першу контактну площину (3) та/або другу контактну площину (6) гальванічним способом; у разі необхідності розміщення захисного кільця (8) на другій контактній площині (6); монтаж напівпровідникового чіпа (4) та утворення контактів (5) з першою контактною площиною (3) та другою контактною площиною (б); утворення оболонки напівпровідникового чіпа (4) з пластмаси, розрізування суцільної пластини на окремі модулі чіп-карток (1).

Дотримання всіх етапів у наведеній вище послідовності не є обов'язковим. Проте, у способі, що відповідає винаходу, передбачається, що фіксація металевої смуги для утворення другої контактної поверхні і формування її структури для утворення окремих місць підключення здійснюється перед фіксацією і формуванням структури першої контактної поверхні, а формування структури другої контактної поверхні здійснюється одночасно з формуванням структури пластини з носіями модулів.

Отже, у цьому способі мідну смугу, завширшки, наприклад, від 200мкм до 1мм, спочатку фіксують на пластині носіїв модулів, в основному посередині та у поздовжньому напрямку.

Вираз "пластина носіїв модулів" стосується у цьому зв'язку пластини, що складається з кількох розташованих поряд одиниць модулів. Отже, у разі переважного розташування металевої смуги посередині, у готовому модулі ця смуга знаходиться переважно у його центральній області. Проте, це визначення включає у себе також пластини носіїв, що мають більшу ширину, на яких, наприклад, паралельно розташовані кілька рядків одиничних модулів. У такому разі на кожному рядку модулів фіксується одна металева смуга.

Після фіксації металевої смуги на наступному етапі формується її певна структура, для того щоб утворити окремі місця підключення. Утворення такої структури можна доцільно здійснювати шляхом вироблення ліній для розрізування у металевій смузі. Формування структури здійснюється одночасно з фомуванням структури носія модуля 2. Шляхом вирубування виїмок для розміщення напівпровідникового чіпа 4, отворів для проведення з'єднувальних провідників 5 для утворення контактів напівпровідникового чіпа з першою контактною площиною і транспортих отворів, у другій контактній площині одночасно виробляють лінії для розрізування, а також ізольовані місця підключення.

Утворення першої контактної площини здійснюється відомим способом, а саме після фіксації другої контактної площини, у разі використання металізованого шару мідь-нікель-золото після фіксації мідного шару.

Для того, щоб забезпечити однакові електропровідні властивості першої та другої контактних площин, другу контактну площину можна також, обробити благородним металом, наприклад, шляхом нанесенням шару нікелю та золота способом гальванізації. Доцільно наносити шар способом гальванізації після формування структури, зокрема, одночасно з нанесенням шарів на першу контактну площину способом гальванізації.

Насамкінець для захисту напівпровідникового чіпа можна встановити опорне кільце 8, це доцільно здійснювати шляхом фіксації за допомогою клею, що є чутливим до тиску.

Покриття напівпровідникового чіпа 4 пластмасою 10 здійснюється відомим способом. При цьому захисне кільце 8 може служити як бічний обмежувач для пластмаси.

Крім того, винахід стосується комбі-картки для безконтактної та контактної передачі даних, у яку вмонтовано СС-модуль 1, виготовлений за способом, що відповідає винаходу.

Сб-модуль, виготовлений за способом, що відповідає винаходу, має ту перевагу, що він виробляється не тільки за допомогою відомих технологічних етапів, але його можна також встановити у корпус картки звичайним способом.

Таким чином, у корпусі картки, яка є зазвичай пластиною з полікарбонату, відомим способом виробляється виїмка, що за формою та розміром відповідає СС-модулю, який необхідно вмонтувати у картку. СС-модуль можна монтувати із застосуванням поширеного способу гарячого розплаву. Для виготовлення електропровідного з'єднання між місцями для підключення другої контактної площини 6 СС- модуля 1 та інтегрованої у корпус картки антени, наприклад, утопленої у корпус котушки з мідного дроту, або взагалі пристрою для безконтактної передачі даних, передбачається така послідовність, що у виїмці, у яку має бути вмонтований чіп-модуль, відкритим способом формуються місця підключення. Особливо переважним є варіант, коли місця підключення відкритим способом формуються одночасно з фрезеруванням виїмки. Для цього виїмці можна надати, наприклад, ступінчастий профіль, як це зображено на фіг.2 та 3.

На фіг.2 показаний корпус картки 12 з виїмкою 13, у якому відкритим способом сформовані два місця для підключення антени 11. На фіг.З відображений розріз вздовж лінії А-А з фіг.2, на якому можна побачити ступінчастий профіль виїмки 13. Під час монтажу перша контактна площина З СС-модуля може бути розташованою зверху, і місця для підключення другої контактної площини б накладаються на відкриті вироблені шляхом фрезерування місця для підключення антени 11.

Електропровідне з'єднання на цій ділянці здійснюється, наприклад, таким чином, що в області місць підключення наноситься м'який припій або клей з анізотропною електропровідністю. Для того, щоб можна було застосовувати спосіб гарячого розплаву, м'який припій доцільно вибирати таким, що має точку розм'якшення біля 110260.

Сб-модуль, виготовлений за способом, що відповідає винаходу, додатково до першої контактної площини (ІЗО-контактних площиною) має другу контактну площину, зовні захищену від перешкод та маніпуляцій. СС-модуль можна монтувати у корпусі картки за допомогою звичайних способів, так що чіп- картки можна виготовляти просто та економічно. ї / / Е

Ц, 9 ши й - -яе и і -Щь

ФІГ. 1

Фг.2 .

ФІГ. З

Claims (11)

1. Спосіб виготовлення модуля чіп-картки (1), що включає у себе носій (2) з першою контактною площиною (3) та напівпровідниковий чіп (4), а також електропровідні з'єднання (5) між напівпровідниковим чіпом і першою контактною площиною, і на боці якого, протилежному першій контактній площині (3) носія (2), розташована друга контактна площина (б), що електропровідно з'єднана з напівпровідниковим чіпом (4), який відрізняється тим, що він складається з таких етапів, незалежно від їх послідовності: - фіксація металевої смуги у поздовжньому напрямку на одному боці пластини носія модуля як другої контактної площини (б); - формування структури металевої смуги для утворення окремих місць підключення другої контактної площини (6); - фіксація металевої пластини на другому боці пластини носія модуля і формування структури першої контактної площини (3); - формування структури пластини носія модуля шляхом вироблення отворів для напівпровідникового чіпа (4) та/або для електропровідних з'єднань (5); - монтаж напівпровідникового чіпа (4) та контактування (5) з першою контактною площиною (3) та другою контактною площиною (6); - утворення пластмасової оболонки для напівпровідникового чіпа (4) та - розрізування суцільної пластини на окремі модулі чіп-карток (1), причому - фіксація металевої смуги для утворення другої контактної площини (6) і формування її структури для утворення окремих місць підключення здійснюється перед фіксацією та формуванням структури першої контактної площини (З,а - формування структури другої контактної площини (6) здійснюється одночасно з формуванням структури пластини носіїв модуля.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що він охоплює ще принаймні такі етапи: - нанесення шарів на першу контактну площину (3) та/або другу контактну площину (6) способом гальванізації; - встановлення опорного кільця (8) на другу контактну площину (6).

3. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що металеву смугу фіксують з одного боку пластини носія модуля переважно посередині.

4. Спосіб за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що шари наносять на першу контактну площину (3) та другу контактну площину (6) способом гальванізації одночасно.

5. Спосіб за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що опорне кільце (8) наклеюють на другу контактну площину (б), зокрема із застосуванням клею (9), що є чутливим до тиску.

6. Модуль чіп-картки, виготовлений за допомогою способу за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що друга контактна площина (6) виготовлена з металу, зокрема з міді.

7. Модуль чіп-картки за п. 6, який відрізняється тим, що на мідь способом гальванізації спочатку нанесено шар нікелю, а потім шар золота.

8. Модуль чіп-картки за п. б або 7, який відрізняється тим, що друга контактна площина (6) має два місця підключення для з'єднання з антеною (11), зокрема індукційною котушкою, для передачі даних індуктивним способом.

9. Модуль чіп-картки за будь-яким з пп. 6-8, який відрізняється тим, що перша контактна площина (3) утворена з ІЗО-контактних площинок.

10. Модуль чіп-картки за будь-яким з пп. 6-9, який відрізняється тим, що він включає у себе опорне кільце (8) з пружно-еластичного матеріалу, наприклад металу, зокрема міді.

11. Комбінована чіп-картка для безконтактної та контактної передачі даних, яка відрізняється тим, що вона включає у себе модуль чіп-картки (1) за будь-яким з пп. 6-10.