專利名稱：聚碳酸酯制射頻識別設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包含非接觸式數(shù)據(jù)交換電子設(shè)備的有價安全證件和對象的領(lǐng)域，具體地說，涉及射頻識別設(shè)備(RFID)及其制造方法。
背景技術(shù)：
非接觸式射頻識別設(shè)備(RFID)主要由嵌入在設(shè)備基板中的天線和連接至天線連接觸點的芯片構(gòu)成的設(shè)備。這些設(shè)備允許通過在其天線和位于相關(guān)的讀出設(shè)備中的第二天線之間的遠程的、因而非接觸式的電磁耦合與外界交換信息。今天這些設(shè)備用于大量的應(yīng)用，特別是用以識別在受控訪問區(qū)域(zones aacces contrdle )中流動或者從一個區(qū)域向另一個區(qū)域轉(zhuǎn)移的人。該設(shè)備通常在柔性的平面基板上形成，采取銀行卡的形式或適于能夠插入有價或安全證件中的形式。這樣的RFID設(shè)備通常稱為“嵌入(inlay)”。通常，該芯片通過“倒裝芯片(flip-chip)”直接連接到天線觸點上。但是，該芯片也可以封裝在模塊中，以便更好地加以保護。信息在RFID設(shè)備和讀取器之間交換，特別是例如在RFID設(shè)備所處的對象的持有者的識別時被處理的存儲在該芯片中的信息，及其許可穿過受控訪問區(qū)域。目前，這些RFID設(shè)備可以按照幾個制造方法制造。在這里人們對其天線通過在熱塑性基板上印制實現(xiàn)的RFID設(shè)備感興趣。方法之一包括把幾層不同材料(諸如天線基板用的紙張以及上層和下層用的熱塑性材料等)層壓在一起。用這樣的方法獲得的RFID設(shè)備的缺點在于在其厚度上剝離，并因此，不適用于身份卡等情況下的多年使用的用途。另一方面，這三層都使用諸如熱塑性材料等同一種材料，并不能解決剝離問題并在層壓時出現(xiàn)問題。事實上，重疊在一起的各層的柔性和彈性不足可能使天線開裂，并因而，當在壓力下安裝時使天線和芯片之間的電連接折斷。另外，在層壓步驟中在較高溫度安裝會使基板產(chǎn)生變形，這同樣可能由于形成線圈的導(dǎo)電材料和使線圈彼此之間隔離和絕緣的絕緣材料的厚度加倍，使線圈交叉部位厚度較大，導(dǎo)致天線嚴重開裂。另外，基于線繞天線而實現(xiàn)的RFID設(shè)備不包括同樣的缺點，這是因為銅絲在壓力作用下不會斷開，但是在熱塑性材料中有被模塑的趨勢。另外，它的厚度較小，約25 μ m，而且由于銅絲被罩住，因而是絕緣的，故其使用允許避免重疊線圈之間的絕緣層，并允許在線圈交叉的位置獲得約50 μ m的厚度余量，因而約束較少。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種RFID設(shè)備的制造方法，其中天線通過在熱塑性材料上印制而實現(xiàn)，解決了層壓步驟時印制的天線開裂的問題。本發(fā)明的另一個目的是提供一種RFID設(shè)備，該設(shè)備沒有隨著時間而剝離的風(fēng)險。因而，本發(fā)明的目的是一種射頻識別設(shè)備(RFID)的制造方法，該射頻識別設(shè)備包括具有天線和連接至該天線的芯片的平面基板，所述天線由多圈的繞組形成，該天線包括線圈的交叉區(qū)域、在交叉處使重疊的天線線圈隔離的介電材料絕緣帶，該方法包括下列步驟:a)實現(xiàn)天線的步驟，包括印制線圈、兩個導(dǎo)電墨連接觸點、以及在線圈交叉處的介電材料絕緣帶，并且包括使所述基板經(jīng)受熱處理以便燒結(jié)所述墨，b)在所述基板上從所述天線那一側(cè)連接所述芯片，c)把第二層從天線那一側(cè)重疊在基板上，該第二層包括集中在該芯片上的第一開孔和集中在天線的交叉區(qū)域的絕緣帶上的第二開孔，d)把第三層重疊在第二層上，e)把這三層層壓在一起。


閱讀下文參照附圖進行的描述，本發(fā)明的目的、目標和特征將顯得更加清楚。在附圖中:圖1表示支撐射頻設(shè)備的層的正視圖；圖2表示圖1的射頻設(shè)備的支撐層沿著A-A軸線的剖面圖；圖3表示根據(jù)本發(fā)明的RFID設(shè)備的第二支撐層的正視圖；以及圖4表示按照本發(fā)明的射頻設(shè)備的剖面圖。在附圖中所示部件不按真實比例繪制。
具體實施例方式在圖1中，表示信用卡形式的基板10的上視圖。在下文的描述中，該基板表示天線基板。該基板符合ISO形式，但是它也可以具有其他尺寸，而且它呈現(xiàn)例如，包括多個要被切割成ISO形式的基板的帶或板的形式。一個厚度5 μ m的子層12設(shè)置在圖1上以暗色示出的區(qū)域上的天線基板10上。例如，該子層通過墨、樹脂或漆的印制而實現(xiàn)。按照一實施方式，該子層12是基于有色透明墨而實現(xiàn)的，以便于視覺定位。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，天線基板10由聚碳酸酯(PC)制成。天線11包括多圈的繞組、位于繞組兩個端部的兩個連接觸點17和18、以及電橋13，天線11印制在天線基板10上在子層12上并且不離開由該子層定義的區(qū)域。如圖1所示，子層12的區(qū)域的尺寸最好略微超過天線的印跡。因而，該區(qū)域的形狀直接由天線的形狀確定。天線的線圈和連接觸點是通過絲網(wǎng)印刷、苯胺橡皮版印制、照相凹版術(shù)、膠版印制術(shù)或噴墨方法、基于填有導(dǎo)電顆粒(例如，銀或金)的環(huán)氧墨類型的導(dǎo)電墨或基于導(dǎo)電聚合物而實現(xiàn)。按照另一個實施方式，沒有子層12，天線直接印制在天線基板上。按照這兩種實施方式，即有和沒有子層，天線都分幾遍印制。第一遍包括印制天線的兩個連接觸點17和18和一般稱為“跨接橋”的電橋13。第二遍包括印制重疊在跨接橋上的介電材料絕緣帶16。第三遍印制包括印制線圈繞組，其中內(nèi)端部14和外端部15從上面通過，與電橋13交叉，以便在電氣上連接成整體。于是，絕緣帶16允許獲得天線交叉區(qū)域，其中電橋13和天線線圈相交，而無短路危險。交叉的線圈和電介質(zhì)的重疊達到介于70和75 μ m之間的厚度。開孔19是在天線基板中在連接觸點17和18之間進行的。該開孔是用激光器或用沖頭(emporte piece)實現(xiàn)的。按照圖2，集成電路模塊29包括芯片25、至少兩個連接區(qū)23和24。芯片和該區(qū)23和24之間的連接是用導(dǎo)線或連接電纜26實現(xiàn)的，一般稱為“引線接合”。芯片25和導(dǎo)線封裝在基于耐受力強的和不導(dǎo)電的材料的保護樹脂27中。封裝27(或“模塑”)是以任何方式形成的剛性外殼，剛性外殼包圍芯片及其布線，以便使之不那么脆弱并便于操作。封裝具有介于200和240 μ m之間的厚度。于是，該模塊在其上表面上具有對應(yīng)于封裝27上部的平面，并在其下表面上有一些用來連接到電路的接觸區(qū)23和24。接觸區(qū)23和24由導(dǎo)電材料(諸如鋁等)制成，其厚度介于70和IOOym之間。模塊29借助于設(shè)置在天線連接觸點的一側(cè)或騎在天線連接觸點17和18上面的粘性材料33和34的兩個觸點，而被粘接在天線基板層10上。該模塊被定位為使得連接觸點17和18面對該模塊的接觸區(qū)23和24，并使得模塊的封裝部分或者封裝27位于腔19中。具體地說，連接觸點17和18的一部分將抵靠沒有被粘性材料覆蓋的接觸區(qū)23和24的一部分。用于觸點33和34的粘性材料是這樣的粘合劑:僅把模塊固定到基板層10，并且由于該粘合劑不導(dǎo)電，所以不直接參加模塊和天線之間的電連接。所利用的粘合劑屬于可熱交聯(lián)的不填有導(dǎo)電顆粒的環(huán)氧類型。粘合劑觸點設(shè)置在基板層10上在天線觸點附近，使得當模塊29放置到腔19中時觸點的粘合劑被模塊的接觸區(qū)的一小部分壓碎，直至接觸區(qū)的另一部分變得與天線觸點接觸為止。這時，粘合劑觸點達到與天線觸點同一厚度，或者基本上同一厚度并觸及天線觸點。包括把該模塊放入腔中的該操作伴隨著對模塊接觸區(qū)的加熱階段，這允許粘合劑交聯(lián)。粘合劑觸點在熱作用下硬化，于是使模塊的區(qū)域23和24與連接觸點保持相抵接觸。粘合劑的這個燒結(jié)(cuisson)步驟是通過應(yīng)用加熱電阻而不在模塊接觸區(qū)上施加壓力的情況下局部實現(xiàn)的。模塊的接觸區(qū)23、24和天線的連接觸點17、18的緊密接觸保證電連接的可靠性。于是，從模塊29安裝在腔19內(nèi)起，電連接就通過模塊的接觸區(qū)23、24與天線的連接觸點17和18直接接觸而得以實現(xiàn)。這樣獲得的基板是具有與基板一體連接并在電氣上連接至天線的模塊的天線基板。于是，該電連接具有無焊接也不供給材料而實現(xiàn)的優(yōu)點。按照本發(fā)明的一個實施方式，天線的連接觸點17和18具有凹形或空心或者環(huán)形挖空的形式，以使得粘性材料觸點33和34被放置在凹形的空心內(nèi)部或者在挖空部分的內(nèi)部。在本發(fā)明一個優(yōu)選的實施方式中，天線觸點呈U形，使得粘性材料的觸點被放置在U形的內(nèi)部。按照圖3，示出第二層20的上視圖。該第二層是聚碳酸酯(PC)層，厚度在50和60 μ m之間，而寬度和長度與第一天線基板層10相同。在該層中用激光器或者借助于沖頭實現(xiàn)兩個開孔26和39。這兩個開孔是橫穿層20的整個厚度的腔。開孔26位于層20上以使得:當層20通過邊對邊相互重疊而覆蓋層10時，絕緣帶16出現(xiàn)在由開孔26留出的空間中。以這種方式，開孔26集中于絕緣帶上。同樣，開孔39位于層20上以使得:當層20通過邊對邊相互重疊而覆蓋層10時，位于連接觸點之間的部分和連接觸點的一部分出現(xiàn)在由開孔39自由留出的空間中。這樣，開孔39集中在模塊29上。圖4用剖面圖示出沿著圖1軸線A-A的天線基板10、第二層20和第三層30。按照本發(fā)明設(shè)備的制造方法，層20位于基板10上，以使得模塊的外表面、因而包括模塊的接觸區(qū)的外表面處于開孔39中。第三層30同樣位于層20上。層30是尺寸與另外兩個層相同的聚碳酸酯(PC)薄片，其厚度在90和120 μ m之間，而且最好等于100 μ m。圖5以剖面圖示出圖2的沿軸線B-B的天線基板10、第二層20和第三層30。在層20和30定位在天線基板10上的步驟中，絕緣帶16將被容納在開孔26中。下一步驟包括把層10、20和30層壓在一起。因此，這三層經(jīng)受直至180°C的溫度升高和壓力升高。在層壓時，中間層20在比下層10和上層30低的溫度下變軟。由于層壓步驟期間施加的壓力，被限制在各層之間、特別是在開孔26和39中的空氣被排出并被軟化的聚碳酸酯代替。以這種方式，在層壓步驟期間中間層20的聚碳酸酯填充開孔。具有這兩個開孔的層20避開Qviter)并補償一方面由于天線的交叉區(qū)域并且另一方面由于模塊造成的過大厚度。在該層壓步驟結(jié)束時，這三層10、20和30接合在一起，如圖6所示。一旦接合在一起，在所獲得的RFID設(shè)備的厚度上這些聚碳酸酯層不再有區(qū)別，以使得沒有任何可能在厚度上剝離。包括線圈、兩個連接觸點17和18以及電橋13的天線11完全嵌入在接合在一起的三層10、20和30的聚碳酸酯中。按照本發(fā)明的RFID設(shè)備的邊緣是一致的并且沒有與上邊緣62和下邊緣61平行的界線，這可以推定出幾個層彼此之間組裝在一起；這使得該設(shè)備在其厚度上剝離的企圖成為不可能。按照本發(fā)明的一個實施變型，集成電路模塊用被封裝在該模塊中的芯片25類型的裸芯片代替。按照附圖中未示出的該變型，實現(xiàn)天線的這些步驟和各層彼此之間的層壓步驟，和對于集成電路模塊描述的實現(xiàn)方式的步驟相同。但是，在芯片的情況下開孔19不是必要的。開孔26和39用同樣的方法在層20中實現(xiàn)；開孔39集中在芯片上。芯片至天線的連接是按照本申請人在專利申請FR2826153中描述的類型的方法實現(xiàn)的。粘合介電材料被設(shè)置在天線基板10上在天線的連接觸點17、18之間而該芯片被定位于天線基板上，以使得該芯片的觸點應(yīng)該抵住天線的連接觸點。接著該粘性材料經(jīng)受熱處理，以便使之硬化。在該實施方式中，當芯片連接在天線上時，在該芯片上施加的壓力允許通常稱為“撞塊(bump) ”的芯片的接觸區(qū)穿入天線的連接觸點，天線的連接觸點就變形并且因此保證該芯片和天線之間較好的連接。按照本發(fā)明的RFID設(shè)備形成平面基板，該平面基板可以被集成在安全證件(如身份證、身份證件、駕駛執(zhí)照、通行卡等)中。按照本發(fā)明的RFID設(shè)備具有介于0.38和0.41mm之間的厚度和支持激光器蝕刻的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種射頻識別設(shè)備(RFID)的制造方法，該射頻識別設(shè)備包括具有天線(14)和連接至該天線的芯片(25)的平面基板，所述天線由多圈的繞組(11)形成，該天線包括線圈的交叉區(qū)域、在交叉處使重疊的天線線圈隔離的介電材料絕緣帶(16)，該方法包括下列步驟: a)實現(xiàn)天線的步驟，包括印制線圈、兩個導(dǎo)電墨連接觸點(17，18)、以及在線圈交叉處的介電材料絕緣帶(16)，并且包括使所述基板經(jīng)受熱處理以便燒結(jié)所述墨， b)在所述基板(10)上從所述天線(14)那一側(cè)連接所述芯片(25)， c)把第二層(20)從天線那一側(cè)重疊在所述基板上，該第二層包括集中在該芯片上的第一開孔(39)和集中在天線的交叉區(qū)域的所述絕緣帶(16)上的第二開孔(26)， d)把第三層(30)重疊在第二層上， e)把這三層(10，20，30)層壓在一起。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中，所述層(10，20，30)由聚碳酸酯(PC)制成。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其中，步驟b)包括下列步驟: bl)把粘性介電材料沉積在天線的所述連接觸點(17,18)之間， b2)放置所述芯片(25)以使得該芯片的接觸區(qū)抵靠天線的所述連接觸點(17，18)， b3)使所述粘性材料經(jīng)受熱處理，以使該粘性材料硬化。
4.按照權(quán)利要求1或2的方法，其中，步驟b)包括下列步驟: bl)在天線的所述連接觸點(17和18)之間實現(xiàn)開孔(19)， b2)把粘性介電材料(33，34)沉積在天線的上述連接觸點(17，18)的一部分上，b3)放置封裝在模塊(29)中的所述芯片以使得所述模塊(29)的所述接觸區(qū)(23，24)抵靠天線的所述連接觸點(17，18)并且模塊的封裝(27)位于所述腔中，b4)使所述粘性材料(33，34)經(jīng)受熱處理，以使該粘性材料硬化。
5.按照權(quán)利要求4的方法，其中，天線的連接觸點(17，18)呈U形。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中，在各層彼此之間的重疊步驟之前借助激光器或者沖頭實現(xiàn)所述開孔(19，26，39)。
7.按照權(quán)利要求4或5的方法，其中，該粘性材料(33，34)是能夠熱交聯(lián)的環(huán)氧類型的粘合劑。
8.按照權(quán)利要求2至8之一的方法，其中，各層(10，20，30)的聚碳酸酯是透明的。
9.按照上述權(quán)利要求之一的方法，其中，步驟a)包括下列步驟: al)把主要由漆組成的材料的子層(12)印制在天線基板(10)支撐物上的預(yù)定區(qū)域上，所述區(qū)域?qū)?yīng)于天線的印跡或略微大于天線的印跡，a2)在所述子層(12)上印制天線。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，所述子層(12)是基于有色透明墨而被實現(xiàn)的，以便于視覺定位。
11.一種按照前述權(quán)利要求之一獲得的射頻識別設(shè)備(RFID)，包括聚碳酸酯制成的柔性平面基板，該基板具有完全嵌入在聚碳酸酯中的導(dǎo)電墨天線(14)并具有連接至天線的芯片(25)或者集成電路模塊(29)，所述天線由多圈的繞組形成，該天線包括線圈的交叉區(qū)域以及在交叉處使重疊的天線線圈隔離的介電材料絕緣帶(16)，該設(shè)備的邊緣完全一致以使得在不同層彼此之間的任何界線都是不可見的，由此阻止在該設(shè)備的厚度上的任何剝離企圖。
全文摘要
本發(fā)明涉及射頻識別設(shè)備(RFID)的制造方法，該設(shè)備包括聚碳酸酯制成的柔性平面基板，該基板具有完全嵌入聚碳酸酯中的導(dǎo)電墨天線(14)和連接至該天線的芯片或集成電路模塊(29)，該天線由多圈繞組形成，天線包括線圈交叉區(qū)域、在該交叉區(qū)域處隔離天線線圈的介電材料絕緣帶，該設(shè)備的邊緣完全一致以使得不同的層彼此之間的分界線是不可見的，由此阻止在其厚度上對該設(shè)備進的任何剝離企圖。
文檔編號G06K19/077GK103119616SQ201180042840
公開日2013年5月22日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者C·贊邦 申請人:Ask股份有限公司