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CN101971194A - 非接触式和双界面嵌体及其生产方法 - Google Patents

非接触式和双界面嵌体及其生产方法 Download PDF

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CN101971194A
CN101971194A CN2007801023032A CN200780102303A CN101971194A CN 101971194 A CN101971194 A CN 101971194A CN 2007801023032 A CN2007801023032 A CN 2007801023032A CN 200780102303 A CN200780102303 A CN 200780102303A CN 101971194 A CN101971194 A CN 101971194A
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card
smart card
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Abstract

本发明的实施方式提供了用于多个应用的嵌体，所述应用包括接触式智能卡、非接触式智能卡、票据、安全文档、复合智能卡和双界面智能卡。嵌体可以包括：嵌体基板；位于嵌体基板上的天线，天线具有至少两个端子焊盘；和聚合物PCB，接合到端子焊盘并且使每个端子焊盘之间形成电连接；其中，端子焊盘和聚合物PCB被安置成允许嵌体用于期望的智能卡应用，所述应用选自接触式智能卡、非接触式智能卡、票据、安全文档、复合智能卡和双界面智能卡，其中，当嵌体用于非接触式智能卡、票据、安全文档或复合卡时，聚合物PCB用作芯片的载体；当嵌体用于双界面或接触智能卡时，聚合物PCB的端部用作带引线，以将双界面或非接触式智能卡的嵌入式芯片连接到天线。还公开了一种用于生产嵌体的方法。

Description

非接触式和双界面嵌体及其生产方法
技术领域
本发明的实施方式涉及智能卡领域，具体地涉及在智能卡中使用的非接触式和双界面嵌体的设计和生产方法。
背景技术
智能卡也称为芯片卡和IC卡，是包含一个或多个半导体芯片的近似信用卡大小的塑料(通常)卡片。智能卡可以用于许多不同的应用。例如，智能卡可以在电信业中用于移动SIM卡和预付费卡。它们可以在银行业中用于电子支付和交易与验证应用。它们可以在安全业中用于从访问控制到护照、居民身份证和/或驾照的应用。它们还可以在物流业中用于目标识别和跟踪性。在许多的这些应用中，卡是“非接触式”的，这意味着卡使用射频(RF)技术在卡和接收器/发射器之间执行数据传输。在其它应用中，卡可以是“接触式”卡，这需要卡和读卡器之间的物理连接。此外，“双界面”卡可以通过使用单芯片模块而具有这两种能力。类似地，复合卡(combi card)可以通过使用一个芯片用于非接触式应用和使用一个单独的芯片用于接触式应用而实现这两种能力。
当前，可以使用许多不同的工艺制造这些卡。在大多数的这些工艺中，芯片在多个集成电路(IC)焊盘之间被引线接合到环氧树脂载带上。然后可以用紫外线(UV)固化环氧树脂通过圆顶封装(glob top)法对它们进行封装，或者通过预制腔将它们模塑成期望的形状和厚度而成为多种类型的模块。对于电话卡和银行卡，最普及的IC模块是M4或M8模块封装。这些封装在物理上和电学上遵从多项国际标准组织(ISO)标准，例如，ANSI/ISO/IEC 7816/7810。
当今，非接触式卡以2006年的大约1亿-2亿块的相对较少的数量生产，这大约是当前生产的智能卡数量的10％。制造非接触式产品的最常见方法是使用将芯片模块连接到在聚氯乙烯(PVC)塑料内预嵌入的导线天线的工艺。通常，通过使用在电子嵌体上层压的从而建立卡厚度的附加层装配电子嵌体(芯片+天线+支撑)来制造带有天线的空白卡，例如，ISO 14443标准和ISO 7816ID-1标准。通常，卡制造在例如几个卡宽度和变化长度的薄片上。当芯片尺寸封装的使用增加时，可选的芯片接合技术(例如，倒装芯片接合)正由于其在引线接合技术之上的使用而受到欢迎。
双界面卡是接触式卡和非接触式卡的衍生品。在层压之后，将薄片冲压成单块卡，然后研磨用于芯片模块的空腔。必须采取附加步骤来“层打开(ply open)”第一研磨空腔的肩部下面的天线空腔，以接近天线触点。因为施加上层薄片的层压工艺遮盖了天线，所以仅可以通过使用某种研磨工艺接近天线接线端。然后可以将导电粘合剂放置到研磨的空腔内，以提供天线引线和芯片模块上的接触表面之间的电接触。导电粘合剂可以是，例如填充了镍-聚合物颗粒的环氧树脂糊。从而，芯片电连接至天线。
此外，可以向研磨出的空腔的肩部涂敷不导电的粘合剂，以便将芯片模块机械固定到智能卡卡身上。因为单独的非导电粘合剂稍便宜并且具有比导电粘合剂更好的粘合质量，所以它用来将芯片模块保持在卡身内。
通常使用液体粘合剂，例如氰基丙烯酸酯粘合剂，作为稍便宜的智能卡的非导电粘合剂。在更重要的智能卡应用中，可以使用双面的热固化的粘合带。通常，首先用热压机将这个双面的热固化的非导电粘合剂涂敷到芯片模块的内侧。然后，将芯片模块插入到空腔内并且通过热和压力将涂敷的非导电粘合剂接合到卡身上。当前卡的问题
1)非接触式卡
由于超声导线嵌入工艺的速度限制，使用导线天线嵌入的产量相当低，这使得与使用导线嵌入工艺生产这种卡关联的成本相对较高。
2)双界面卡
将芯片模块可靠地附接至天线引线可能是困难的。例如，即使模块和天线引线之间的连接可以通过使用导电粘合剂、热压接合或者低温焊接材料来实现，根据现有技术方法生产的双界面卡中还不到80％是有用的，即，十分之二以上是有缺陷的。
此外，在制造期间向嵌体添加多层的塑料薄片，以使双界面卡达到期望厚度。在热层压工艺期间，塑料薄片的各层的不可预测的收缩可以大大降低双界面模块和天线之间的连接可靠性。
3)天线
业内还公知的是，可选的天线可以通过使用在例如PVC(聚氯乙烯)或者PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)的塑料膜上蚀刻的层压铝来制造，以便生产非接触式卡。一般而言，使用这样蚀刻的天线来生产具有更短的读取距离的卡(推测具有更低的品质因数或Q因数)。传统的知识是蚀刻的铝天线不能提供电性能，例如，对于使用高频ISO14443Mifare芯片的系统典型的10cm(最小)和20cm(最大)的读取距离，也不能提供对于使用高频ISO 15693Icode SL2芯片的系统典型的60cm(最小)到100cm(最大)的读取距离。由于这些原因，在使用蚀刻的天线制造ISO卡方面已经没有主要的开发工作。
此外，由蚀刻的铝制造的天线一直具有开环。为了关闭这个环，必须在天线的外部和天线的内部之间提供十字连接。当形成完整的天线嵌体时，关闭这个环经常需要额外的生产步骤。
与铝天线有关的另一问题是，当在高热和高压下层压多种类型的卡时添加到蚀刻的天线的压力大小。因此，认为这种卡在ISO工业标准测试上不能够实现令人满意的结果。例如，对于长期耐用性(5年以上的使用)而言，在ISO 10373弯曲和扭转测试中执行多达20,000次循环的能力是实际上的工业标准(对于卡的正常使用，ISO 10373规定对于正常的卡使用1000次循环)。传统上以MOA2、MOA4、MOB6、FCP2、MCC2、MCC8、M8.4、D7、D8、CID pak等模块形式提供用于无非接触式和双界面卡的微模块。用于非接触式和双界面卡的天线路线选择和天线端子焊盘位置传统上对于不同的模块尺寸轮廓和芯片系统是不同的。一个模块(例如，MOA2)中的天线接线端位置处于与另一模块(例如，FCP2)的接线端位置不同的位置。这导致生产用于不同应用的嵌体时的低效，因为需要不同的自动化系统和/或设置来生产嵌体。
使生产过程快速地且有效地自动化的能力是保持低生产成本的关键。能够在处理微模块中以更好的灵活性以卷筒形式生产天线嵌体是自动化的进步之阶，特别是当一根天线必须迎合许多标准时，即，ISO卡、卡里普索(Calypso)票据和用于安全文档的非ISO(例如ICAO9303part-1建议)。目前的生产方法不能实现这种功能。
因此，迫切需要一种改进的制造工艺，该改进的工艺可以连接智能卡的部件，同时解决以上讨论的问题中的一个或多个。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种新的方法，以将聚合物PCB附接于天线结构，从而生产在非接触式和双界面卡、票据和安全文档中使用的嵌体。所述方法提供以超声方式接合到天线端子焊盘两端的薄的聚合物PCB。这个聚合物PCB可以具有或者不具有接合到其上的芯片。在示例性实施方式中，在由用于接触式和双界面模块的ISO 7816标准指定的准确位置处放置和连接所述聚合物PCB。所述聚合物PCB可以是具有特定尺寸公差的双层PCB。在一些实施方式中，所述聚合物PCB包括金属表面，以使用超声接合技术在所述模块接触表面和天线焊盘之间实现电连接。为了解决这些连接问题，可以将铜带或铝带(聚合物PCB)连接到蚀刻的铝天线，该蚀刻的铝天线具有根据ISO 7816尺寸标准放置的两个接合焊盘。此外，通过确保接合焊盘位置被设置成使得它们准确匹配接触模块附接所需的位置，可以研磨掉所述聚合物PCB的不想要的部分，以留下两个连接表面。这些表面(竖直桥)可以用于将天线直接连接到所述双界面芯片模块的所述接触焊盘，以生产双界面嵌体。不包含研磨步骤的相同概念可以将所述聚合物PCB布置为操纵电缆(水平桥)，以在制造非接触式嵌体时承载芯片。此外，通过用低维卡软化塑料薄片将天线层夹在中间，大大地降低了作用在所述蚀刻的铝天线上的扭曲和机械应力，天线可以承受更多的弯曲和扭转循环。
本发明的一个方面提供一种用于智能卡的嵌体，所述嵌体包括：嵌体基板；位于所述嵌体基板上的天线，所述天线具有至少两个端子焊盘；和聚合物PCB，接合到所述端子焊盘并且使每个所述端子焊盘之间形成电连接；其中，所述端子焊盘和所述聚合物PCB被安置成允许所述嵌体用于期望的智能卡应用，所述应用选自接触式智能卡、非接触式智能卡、票据、安全文档、复合智能卡和双界面智能卡；其中，当所述嵌体用于非接触式智能卡、票据、安全文档或者复合智能卡时，所述聚合物PCB用作芯片的载体；当所述嵌体用于双界面或接触式智能卡时，所述聚合物PCB的端部用作带引线(strap lead)，以将所述双界面或非接触式智能卡的嵌入式芯片连接到所述天线。
所述聚合物PCB可以是具有附接于其正面和背面中的每一个上的铝箔层或铜箔层的基板，其中，所述芯片电连接到在所述正面和所述背面其中之一上的所述铝箔层或铜箔层和所述端子焊盘，供所述非接触式智能卡、所述票据、所述安全文档或者所述复合智能卡中使用，并且所述铝箔层在所述端子焊盘和所述芯片或芯片模块之间提供电连接。
在一些实施方式中，所述芯片可以选自MOA2、MOA4、MOB4、MOB6、MCC2、MCC8、CID、Cubit、IOA2、EOA2、EOA8、EOA9、FCP3和NSL-1微模块。所述端子焊盘的面积可以至少是0.25平方毫米。所述聚合物PCB可以包括基板，所述基板具有附接于所述基板的正面和背面中的每一个上的铝箔层或铜箔层，供生产所述双界面智能卡和所述接触式智能卡时使用，所述天线包括三个端子焊盘，并且所述铝箔层或铜箔层在所述端子焊盘和双界面模块之间提供电连接。
所述嵌体可以夹在多个层压薄片之间以产生所述双界面智能卡的坯体。可以研磨掉所述多个层压薄片和所述聚合物PCB的一部分，以产生空腔，使得所述聚合物PCB的剩余部分提供所述带引线，所述带引线用作将所述双界面模块电连接至所述天线的塔桥，以生产智能卡。
在一些实施方式中，所述双界面模块可以进一步包括一对窗口，以便于将所述双界面模块接合到所述带引线。
可以根据选自ISO 7816/7810ID-1、ID-2、ID-3标准、ISO 15457TFC.1标准、用于交通票据的卡里普索标准和ICAO 9303Part-1建议的工业标准放置所述天线焊盘和所述聚合物PCB。所述天线可以由蚀刻的铝制成，所述蚀刻的铝具有大约9微米到大约35微米的厚度、大约100微米到大约1200微米的迹线宽度和大约100微米到大约1200微米的间隔宽度。
在一些实施方式中，可以使用超声接合工艺将所述聚合物PCB接合到天线的所述至少两个端子焊盘。所述超声接合工艺可以使用具有至少两个焊盘的焊头，所述至少两个焊盘的焊盘尺寸是大约0.25mm乘以0.25mm，间隔距离大约是0.5mm，节锥角大约是90度。
在一些实施方式中，所述嵌体还可以包括至少一个上部低维卡塑料层。
本发明的可选方面提供了一种生产用于智能卡的嵌体的方法。所述方法可以包括以下步骤：提供嵌体基板，所述嵌体基板上具有天线，所述天线具有至少两个端子焊盘；提供聚合物PCB，所述聚合物PCB能够使所述至少两个端子焊盘之间形成电连接；以及将所述聚合物PCB接合到每一个所述端子焊盘上；其中，所述端子焊盘和聚合物PCB被安置成允许所述嵌体用于期望的智能卡应用，所述应用选自接触式智能卡、票据、安全文档、非接触式智能卡、复合智能卡和双界面智能卡。
在所述方法的一些实施方式中，所述聚合物PCB可以包括基板，所述基板具有附接于所述基板的正面和背面中的每一个上的铝箔层或铜箔层，其中，芯片电连接至在所述正面和所述背面其中之一上的所述铝箔层或铜箔层以及所述端子焊盘，使得所述超声接合步骤在所述天线和所述芯片之间提供电连接，以供所述非接触式智能卡、所述票据、所述安全文档或者所述复合智能卡中使用。
所述芯片可以是选自MOA2、MOA4、MOB4、MOB6、MCC2、MCC8、CID、Cubit、IOA2、EOA2、EOA8、EOA9、FCP3和NSL-1微模块的微模块。所述端子焊盘的面积可以至少是0.25平方毫米。
在一些实施方式中，所述方法可以进一步包括向所述嵌体的顶部施加至少一个上部低维卡塑料层，并且向所述嵌体的底部施加至少一个下部低维卡塑料层。所述聚合物PCB可以包括基板，所述基板具有附接于所述基板的正面和背面的每一个上的铝箔层或铜箔层，以供生产所述双界面和所述接触式智能卡时使用。
在一些实施方式中，所述方法可以进一步包括：至少将第一材料层层压至所述嵌体的顶部表面；至少将第二材料层层压至所述嵌体的底部表面，所述第一材料层、所述第二材料层和所述嵌体包括用于生产双界面智能卡的坯体；以及研磨所述第一材料层和所述嵌体的一部分以移除所述聚合物PCB的一部分从而产生塔桥，并且提供用于接收双界面模块的空腔。
所述方法可以进一步包括将所述双界面模块连接到所述坯体，以生产所述双界面智能卡。所述连接步骤可以包括：将所述双界面模块超声接合到所述塔桥，以提供到天线的电连接，并且使用非导电的粘合剂将所述双界面模块固定到所述坯体。
所述超声接合工艺可以使用焊头，所述焊头具有大约0.25mm乘以0.25mm的焊盘尺寸、大约0.5mm的间隔距离、大约90度的节锥角。所述双界面模块可以进一步包括位于其顶部表面的一对窗口。所述窗口可以促进所述超声接合工艺、软激光接合工艺、热压接合工艺或者微型焊机接合工艺。
在可选实施方式中，两个提供步骤可以进一步包括根据工业标准放置所述天线焊盘和所述聚合物PCB，所述工业标准选自ISO7816/7810ID-1、ID-2和ID-3标准、ISO 15457TFC.1标准、用于交通票据的卡里普索标准和ICAO 9393Part-1建议。使用超声接合工艺，所述聚合物PCB可以接合到所述端子焊盘。
附图说明
仅通过实施例并且结合附图，本领域的技术人员将从下面的书面描述中更好地理解并且清晰明白本发明的实施方式，其中：
图1示出用来生产根据本发明的一个实施方式的嵌体的天线单板的俯视图；
图2a示出了可以附接于图1的天线单板上的天线以生产根据本发明的一个实施方式的嵌体的聚合物PCB的俯视图；
图2b示出了图2a的聚合物PCB的仰视图；
图3a示出了图1的天线单板、图2a和2b的聚合物PCB、以及根据本发明的一个实施方式可以用来连接二者的超声接合机的一部分的横截面图；
图3b示出从根据本发明的一个实施方式的图3a产生的嵌体的横截面图；
图3c示出用于生产图3b和图5a的嵌体的方法的一个实施方式；
图3d示出图3a中示出的超声焊头的一个实施方式；
图3e示出图3b的天线嵌体的顶部透视图；
图4a示出可以附接于图1的天线单板上的天线以生产根据本发明的可选实施方式的嵌体的聚合物PCB的俯视图；
图4b示出了图4a的聚合物PCB的仰视图；
图5a示出了根据本发明的可选实施方式的天线嵌体的顶部透视图；
图5b示出了根据ID-1标准的图5a的天线嵌体的生产薄片；
图5c示出了根据ID-2标准的图5a的天线嵌体的生产薄片；
图5d示出了根据ID-3标准的图5a的天线嵌体的生产薄片；
图5e示出了图3d的预层压的嵌体的一个实施方式；
图6示出了可以使用图5a和图5b的嵌体生产的双界面卡的一个实施方式的分解透视图；
图7a示出了可以与图6的双界面卡一起使用的双界面模块的分解的透视图；
图7b示出了图7a的双界面模块的俯视图；
图7c示出了图7a的双界面模块的仰视图；
图8a示出了在装配之前图6的层压的双界面卡和图7a-7c的双界面模块的一个实施方式的横截面图；
图8b示出了在准备双界面卡之后图8a的层压的双界面卡和双界面模块的横截面图；以及
图8c示出了本发明的装配的双界面卡的一个实施方式的横截面图。
详细描述
本发明的实施方式提供了可以用于非接触式或者双界面应用的智能卡嵌体的新设计及其生产方法。这些卡是根据多项工业标准生产的。在本说明书中，术语“卡”或“智能卡”包括：卡、电子签证标签、护照、票据、标签、识别标签、防伪标签和其它安全文档。
所述标准可以包括形状因子标准(Form Factor standards)、互操作性/调制特征标准、安全标准和/或测试标准。例如，形状因子标准可以包括ISO 7816/7810(ID-1、ID-2和ID-3)尺寸、ISO 15457TFC.1尺寸。互操作性/调制特征标准可以包括ISO 14443和ISO 15693(13.56MHz)、ISO 18000(860-965MHz)、服从UHF和EPC的RIFD标准。安全标准可以包括EAL1+和EAL 4+操作系统平台、EAL5+认证芯片和ICAO建议。测试标准可以包括ISO 10373和FIPS 201。要理解，可以使用附加的标准来生产本发明的实施方式。类似地，还可以生产非标准卡。
图1示出了用来生产根据本发明的一个实施方式的嵌体220(参见图3e、图5a)的天线单板102的俯视图。每个天线单板102可以具有蚀刻在塑料薄片104的正面105上的天线103。每根天线103可以具有两个或两个以上的端子焊盘(terminal pad)106a、106b。准确地放置这些端子焊盘106a、106b以便于聚合物PCB的连接，从而生产可以用于ISO 7816标准ID-1、ID-2和ID-3智能卡和ISO 15457TFC.1票据的双界面或非接触式嵌体220。在示出的实施方式中，在正面105上提供附加的端子焊盘106c，以促进天线103的端部之间的电连接。这提供了单个步骤过程，以将非接触式天线103的开放端连接至聚合物PCB 200。可选实施方式可以在天线单板102的背面上提供桥(没有示出)。可以设置桥的位置以提供到正面105的直通连接，从而为天线103提供连续电路。在优选的实施方式中，蚀刻的天线103由铝制成。但是应理解，还可以使用其它金属，例如铜，来生产蚀刻的天线103。下面对蚀刻的铝天线103的所有提述都被认为还包括其它金属。
ID-1、ID-2和ID-3卡和ISO 15457TFC.1票据全部可以使用采用IC芯片系统的类似的天线设计概念。这种系统可以包括，例如但不限于ISO 14443类型A、ISO 14443类型B、ISO 15693芯片或者ISO18000-6芯片。但是，依赖于应用，这些标准中的每一个限定了不同尺寸的卡。例如，ID-1标准可以用来创建居民身份证卡，ID-2标准可以用来创建签证贴纸，并且ID-3标准可以用来创建护照(参见，例如图5b-图5d)。TFC.1票据可以用来创建远程票据务或者公共交通票据。因为双界面天线焊盘106a、106b和106c的特定位置和完成的卡的尺寸可以根据ISO 7816标准得出，所以这里将不讨论这些尺寸。还可以使用其它标准。如下面将讨论的，还可以使用不同的天线焊盘设计和形状来适应对于单个天线嵌体200上的多项应用。要理解，仅通过实施例提供了在图1中示出的特定设计。依赖于正在使用的特定标准或者依赖于其它设计要求，可以按需要确定天线同心环或绕组的数量以及接触焊盘106a、106b和106c的位置。
在一些实施方式中，聚合物PCB 200可以包括芯片215(图2a)芯片215允许完成的嵌体220用于非接触式智能卡应用。在可选实施方式中，聚合物PCB 200为可以用于双界面卡的塔桥提供基础。因而无论用做非接触式智能卡还是双界面卡，在单个天线单板102上都提供嵌体220上的全部天线连接106a、106b和106c。下面参照图2a-图5e提供这两种实施方式的实施例。
这些天线单板102提供电子层中作为智能卡的基础的部分。最初，塑料薄片104与例如铝箔或铜箔相层压。还可以使用其它金属。层压工艺使用粘合剂薄层(3-5微米)，以将铝箔或铜箔接合到薄片104上。塑料薄片104可以具有30微米到200微米的厚度。类似地，金属箔可以具有9微米到70微米的厚度。
依赖于特定应用，天线103的绕组数量、天线迹线的宽度以及迹线之间的间隔距离可以变化。在示出的实施方式中，使用了迹线宽度为0.3mm和间隔为0.3mm的三个绕组。在可选实施方式中，绕组的数量可以从大约3变化到7，迹线宽度可以从大约0.2mm变化到大约1.2mm，并且间隔距离可以从大约0.2mm变化到大约1.2mm。
塑料薄片105可以是，例如但不限于聚氯乙烯(PVC)或者聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、ABS(工程塑料)、PC(聚碳酸酯)、纸、涂有聚乙烯的纸或者PVC/ABS、PVC/PC、PVC/PET的共聚物。要理解，能够接收箔层压片的任何类型的柔性塑料薄片或者甚至天然的或合成的纸和浆产品都可以用于本发明的实施方式。
天线103通常包括几个同心环或者绕组，以提供适当的接收和传输能力。通常可以通过蚀刻掉不想要的铝或铜并且通过层压，而在塑料薄片104的正面105上制备天线103。使用抗蚀油墨层作为掩模以形成电路图案层，可以对在PET或者PVC薄片104上层压的铝箔或铜箔进行蚀刻。此后，移除抗蚀油墨层。在可选实施方式中，可以执行类似的步骤，以在天线单板102的下侧产生桥(没有示出)。这个工艺对本领域的技术人员而言是公知的，这里将不对其进行详细描述。
在图1示出的实施方式中，蚀刻工艺在正面105上产生天线103和接触焊盘106a、106b和106c。蚀刻工艺允许接触焊盘106a、106b和106c大于使用铜线作为天线的对应触点，以便于连接不同类型的微模块(下面详细讨论)。接触焊盘106a、106b和106c可以具有不规则形状，以便于这些连接。
依赖于应用，这样产生的天线103可以具有任何期望的设计。值得注意的是，天线103可以设计成便于使用高频(13.56MHz)或者超高频(860-965MHz)芯片系统。用于设计智能卡的天线的方法是本领域公知的。可用来确定特定天线特征的设计软件的一个实施例是公知的由Zeland软件公司开发的IE3D软件，所述天线特征例如为铝或铜的迹线宽度、长边和短边的间隔宽度。可以理解，对于供智能卡中使用的特定应用，许多其它程序也可用于定制设计天线。
可以购买从许多公知的出处定制的具有特定定制天线设计的天线单板102的卷筒或薄片(参见图5b-图5d)和/或多种卷筒图案。例如但不限于，这些卷筒或者薄片在一行内可以具有1个到5个的天线单板103，依赖于完成的嵌体220的特定应用，在单板103之间提供各种间距。
根据本发明的一个实施方式，包含芯片的聚合物PCB可以连接至天线单板102，以产生智能卡嵌体220。为了提供嵌体220的准确的尺寸公差，在设计聚合物PCB时必须小心。图2a和2b分别示出了根据本发明的一个实施方式的一般地由参考编号200表示的聚合物PCB的俯视图和仰视图。依赖于PCB的类型和特定应用，可能需要不同的横截面尺寸。在图2a和2b中示出的实施方式中，使用与上面描述的铝天线蚀刻工艺类似的蚀刻工艺在两侧用铝箔制造聚合物PCB 200。还可以使用其它材料，例如，铜。
当生产供双界面应用中使用的嵌体220时，聚合物PCB 200还称为塔桥。这一点在下面参照图4a-5b更详细地进行讨论。
在图2a中，聚合物PCB 200包括在顶部和底部上分别带有铝层的预制的PET基础带(base tape)202。要理解，对于基础带202，还可以使用聚酰亚胺(Kapton)或者其它塑料，并且还可以使用其它金属，例如铜。聚合物PCB 200可包括第一金属化区204a和第二金属化区204b。为了生产将在非接触式应用中使用的聚合物PCB，把第一金属化区204a连接到第二金属化区204b的芯片215可以通过使用例如对本领域技术人员公知的倒装芯片接合工艺放置在基础带202上。
高耐热级的PET和/或聚酰亚胺防止聚合物PCB在层压工艺期间融化和导致可能发生的短路。因此，不必提供带有通板(plate-through)连接的旁路，以连接天线的开放端。但是，PET或者聚酰亚胺层的存在可能需要更长的超声接合时间，以消除聚合物层。使用双面金属化层将超声接合时间降低至大约1秒钟。尽管双面聚合物PCB比单面更贵，但是考虑到聚合物PCB的相对小尺寸，增加的成本可忽略。下面参照图3a-3c描述超声接合工艺。
为了生产双界面嵌体，可以将不带有芯片215的基础带202接合到天线单板102。然后需要额外的准备。这个将在下面参照图4a-图8c进行讨论。
在图2b中，聚合物PCB 200的背面207还可以包括第一金属化区205a、第二金属化区205b和第三金属化区205c。在聚合物PCB 200的正面和背面上的金属化区204、205提供用于连接至天线单板102的天线103上的对应点的第一接合点206a、第二接合点206b和第三接合点206c。聚合物PCB 200横跨接触焊盘106a、106b和106c在精确的位置处连接到天线单板102。接合分别形成在基础带202上的接合点206a、206b和206c以及天线单板102上的天线焊盘106a、106b和106c之间。有利地，这允许在两个端部连接天线103，而同时将聚合物PCB倒装芯片模块200连接到天线103。装配的嵌体220可以用来产生双界面卡或非接触式卡。接触焊盘106的精确位置可以由特定应用和/或由国际或其它标准确定。这种标准的一个实施例是ISO 7816规范。
在图1示出的实施方式中，天线103的一端位于环的内侧，而天线103的另一端位于环的外侧。焊盘106a和106c提供了天线103的两个端部的开放连接。通过使用聚合物PCB 200，接合点206a、206b和206c以及天线焊盘106a、106b和106c之间的超声接合既闭合了天线的开放连接，又在非接触式卡情况中将芯片215连接到天线。当聚合物PCB焊盘206a连接到蚀刻的天线焊盘106a并且聚合物PCB焊盘206c连接到蚀刻的天线焊盘106c时，第一超声接合和第二超声接合闭合开放天线连接。当涉及生产双界面嵌体时，第三超声接合将双界面模块RF焊盘528a连接到聚合物PCB焊盘206a，将双界面模块RF焊盘528b连接到聚合物PCB焊盘206b(参见图7a到图7c)。
下面叙述适用于使用双面铝带202制备聚合物PCB 200。要理解，当使用双面铜带时，可以采用类似的制备步骤。因为双界面模块的用途是用作“单个芯片”以在同一芯片内执行接触式和非接触式处理，所以天线103连接到双界面模块520(图7a-图7c)需要铝带或铜带202用作塔桥，以补偿热层压之后的塑料收缩。因为聚合物PCB 200的镀层厚度是容易定制的或者可改变的，所以通过使聚合物PCB 200用作“柔性凸点”或者“塔桥”可以更好地实现使双界面模块520的厚度与包含嵌体(蚀刻的天线)的卡身匹配。
如果目标是制造双界面嵌体220，那么铜-PET-铜带或者铝-PET-铝带202将不需要连接有芯片(也就是说，不需要倒装芯片接合)。在此情况下，聚合物PCB 200已经准备好超声接合到天线103。如果目标是生产在非接触式应用中使用的嵌体220，那么芯片必须被倒装芯片接合到聚合物PCB 200。在一些实施方式中，在预生产过程期间，可以向聚合物PCB 200提供芯片215。将多种类型的芯片倒装芯片接合到聚合物带的工艺是本领域公知的。图2a示出了已经附接有芯片的聚合物PCB 200。下面参照图3a-3e描述将聚合物PCB超声接合到天线单板102的工艺。
在本发明的实施方式中使用蚀刻的铝天线103生产用于非接触式应用的嵌体220还可以通过将包含芯片的第三方聚合物PCB模块直接安装在天线103上来实现。例如但不限于，可以使用FCP3(荷兰的NXP公司)、NSL-1(荷兰的Nedcard公司)和其它聚合物PCB模块。
已经开展了对于基于非聚合物PCB的模块的工作。还可以使用基于引线框的模块，例如，MOA2、MOA4、MOB4、MOB6、MCC2、MCC8、CID pak、Cubit、IOA2、EOA2、EOA8、EOA9、NOA2、NOA3等，来连接到蚀刻的铝天线。为了适应这些各种各样的微模块，可以设计具有变化的几何尺寸形状的端子焊盘106a、106b和106c，例如但是不限于阶梯形或者其它图案。
换句话说，使用蚀刻的铝作为天线103，可以捆扎宽范围的材料，例如，引线框、聚合物或金属化带。一旦聚合物PCB 200附接至天线单板102上的天线接触焊盘106，则可以在利用热层压或冷层压添加了顶部薄片之后采用完成的嵌体220来生产复合卡、非接触式智能卡或者双界面卡。
使用多种技术，例如钎焊、压接、使用导电粘合剂的粘结和热压接合(也称为微焊)，将非接触式微模块传统地附接于铜线天线。热压接合是目前最广泛使用的技术。但是，因为存在可能阻止良好电气触头的聚合物材料层，所以可能难以将这项技术应用于聚合物PCB。
在优选的实施方式中，聚合物PCB 200(附接有或者没有附接芯片)使用超声接合连接到天线单板102。图3a示出了在进行超声接合以生产嵌体220之前天线单板102、包含芯片215的聚合物PCB 200以及部分的超声接合机的横截面图，其一般地由参考数字300表示。图3b示出了在已经执行了超声接合之后图3a的嵌体220。图3e示出了天线嵌体220的一个实施方式的透视图。超声接合在天线单板102和聚合物PCB 200之间提供电连接和机械连接，以生产嵌体220。在图3b中通过图形将这个连接示出为点107a、107b和107c。尽管图3a示出了包含芯片215的聚合物PCB 200的接合工艺，要理解，类似的工艺可以用于不包含芯片的聚合物PCB 200。下面参照图4a-图5b更详细地进行讨论。包含不带有芯片的聚合物PCB 200的嵌体220可以用来生产双界面智能卡。下面参照图5-图7讨论生产双界面智能卡的工艺。
为了将聚合物PCB 200以超声方式接合到天线单板102，需要具有期望图案的超声焊头302a、302b和302c以及铁砧304a、304b和304c引起聚合物PCB 200的接合焊盘206a、206b、206c的金属表面和天线单板102上的天线103的接触焊盘106a、106b、106c的金属表面的分子间的相互扩散。焊头302a、302b和302c之间的间距可以由特定应用确定。例如，在图3a示出的实施方式中，焊头302c、302b之间的间距大约是4.8mm，焊头302b、302c之间的间距大约是10.9mm。要理解，还可以按需要使用许多其它间距。
超声接合机采用振动、力和时间，通过挤压待连接在一起的部分并且使它们彼此摩擦以打碎并驱散表面氧化物和污物而形成焊接。所形成的干净的基础金属表面被紧紧地夹持在一起。在不达到正在连接的金属的融化温度的条件下，使晶界在彼此的原子距离内，允许在整个界面上强的原子吸引力以建立冶金接合。
通常，超声接合过程始于将基板(天线单板102)放置在平板上。可以通过真空将基板保持在适当位置。然后使用真空压力和特定的超声接合头302将带有或不带有芯片215的聚合物PCB 200固定在天线单板102上。通过采用振动、力和时间，然后使用焊头302和铁砧304形成电和机械连接。仔细调整倒装芯片模块200和天线单板102之间的共面性。当施加超声功率时，聚合物PCB 200和焊头302沿着水平设置方向振动。由于聚合物PCB 200的第一金属表面(接合焊盘206a、206b和206c)和天线焊盘106a、106b和106c的第二金属表面的相对运动，摩擦和热使氧化物破碎并且驱散表面氧化物和污物。这在它们之间形成微焊，从而产生装配的嵌体220。
在图3c中示出了用于生产嵌体220的方法的一个实施方式，其总体上用附图标记350标识。方法350可以包括如由附图标记352示出的第一步骤，该第一步骤提供其上具有天线的嵌体基板，所述天线具有至少两个端子焊盘106a、106b。方法350还可以包括以下步骤：提供能够在至少两个端子焊盘106a、106b之间进行电连接的聚合物PCB200、250，如由附图标记354所示；以及将聚合物PCB 200、250接合到端子焊盘106a、106b中的每一个上，使得端子焊盘106a、106b和聚合物PCB 200、250被定位成允许嵌体220用于期望的智能卡应用，所述应用选自接触式智能卡、票据、安全文档、非接触式智能卡、复合智能卡和双界面智能卡。下面参照图4a-图8c讨论附加步骤。上面讨论的接合步骤可以包括将聚合物PCB以超声方式接合到端子焊盘。
图3d示出了焊头302的优选实施方式。焊头302可以具有焊盘320、节锥角322和间隔距离324。当执行超声接合时，焊头盘尺寸、节距、焊头和铁砧图案以及单位总可接合区域的焊盘的数量可以影响接合过程的质量。接合力(压力，以kPa测量)、幅度(μm)、超声功率(焦耳)和接合时间(秒)也是主要因素。在图3b示出的实施方式中，焊盘大小320可以是大约0.25mm乘以0.25mm、间隔距离324可以是大约0.5mm，节锥角322可以是大约90度。尽管示出的焊头3b的实施方式的总体形状是圆形，但是要理解，还可以使用其它形状。类似地，焊盘320的尺寸、节锥角322和间隔324可以变化。
在一个实施方式中，向在50微米的PET基板上具有30微米铝层的天线单板102施加大约140kPa、幅度为45微米、功率为100焦耳的接合力大约1秒钟。要理解，多种因素的许多其它组合也可以用于产生天线单板和聚合物PCB 200之间的有效超声接合。一旦完成接合，可以对所结合的结构进行测试，以保证良好的电和机械连接。例如，可以提供能够对于某一标准进行测试的内嵌的功能测试仪。标准可以是，例如但不限于ISO 14443类型A、ISO 14443类型B、ISO 15693、UHF ISO 18000-6等。可以在生产线的末端放置读卡器，以根据累计的良品率跟踪互连。如果良品率低于阈值，例如99％，则可以停止生产，并且可以检查焊头302是否有磨损和裂口。还可以检查聚合物PCB200和/或其它要素的对准。用于执行这样测试的许多其它技术是本领域公知的。
图4a和图4b分别示出了可以与天线单板102一起使用以生产在双界面应用中使用的嵌体220的聚合物PCB(其总体上用附图标记250标识)的可选实施方式的俯视图和仰视图。聚合物PCB 250包括在正面253上带有铜层或铝层252a、252b的预制的PET基础带251。类似地，背面255上具有铜层或铝层254a、254b和254c。要理解，还可以使用PVC或其它塑料。部分的正面铜层或铝层252a、252b以及部分的背面铜层或铝层254a、254b和254c提供用于附接于天线单板102的天线焊盘106a、106b和106c的对应的接合点256a、256b和256c。上面参照图3a到图3d讨论了接合聚合物PCB 200、250的工艺。
当聚合物PCB 250用作塔桥时其总厚度应当足够大，以补偿双界面模块和表面研磨的天线之间的卡结构和对准缺失。所述厚度还应当考虑到层压之后预计的塑料收缩量。下面将参照图6讨论覆盖层。因而，可以用作塔桥的聚合物PCB 250应当具有范围从120微米-180微米的厚度。这个厚度可以采用例如在两侧被两个35-70微米的铝层夹入中间的38微米的PET来实现。在优选的实施方式中，聚合物PCB250的厚度应当包括38微米的PET以及在PET每一侧的50微米的铝，总计大约150微米(包括在两个金属层和PET之间的每一个粘结层的5微米)。
出于大批生产的目的，可以以多种构造生产包含多个天线单板102的薄片。图5b-图5d示出了薄片101的几个实施例，薄片101包含准备用于智能卡应用的多个装配嵌体220。图5b示出根据ID-1标准准备的三个嵌体220。图5c示出根据ID-2标准的多个嵌体220，图5d示出根据ID-3标准为生产护照或者其它档案准备的多个嵌体220。
类似地，可以在适合于大批生产的大卷筒中生产聚合物PCB 200、250(带有或者不带有接合到它们的芯片215)。尽管聚合物PCB 200和天线单板102都采取卷筒形状，但是聚合物PCB 200可以连接到天线单板102，并且高速直列式设备(in-line machine)可以装备有切割和分发单元，以安装聚合物PCB 200、250并且将它们捆扎到平板上的天线单板102的连续卷筒上，以实现超声接合工艺。然后可以将所形成的智能卡嵌体220分离成4×6个单板或者3×8个单板构造的嵌体薄片规格。依赖于使用的特定层压机，其它构造也是可能的。
为了制造非接触式卡，所完成的带有接合了倒装芯片的聚合物PCB 200的嵌体220，现在连接至天线焊盘106a、106b和106c，其然后可以经历一个或多个预层压或者层压步骤来生产易于运输的半成品。例如，在聚合物PCB 200超声接合到铝天线103的端子焊盘106a、106b和106c之后，可以将嵌体切割成薄片规格，最通常地包括3×8个单板、4×6个单板，和/或按需要的其它规格。
图5e示出了图3d的预层压的嵌体的一个实施方式，其总体上用附图标记270标识。预层压的嵌体270可以包括第一顶部薄片272、附加薄片274、最终顶部薄片276和底部薄片278。可以将这些顶部薄片272、274和276添加到嵌体220，以产生预层压的嵌体270。在一些实施方式中，顶部薄片272、274可以包括凹进窗口，使得芯片215位于凹进窗口内以提供“零压”负载保护。因而示出第一顶部薄片272具有凹进窗口273，而附加薄片274包括凹进窗口275。
可选地，顶部薄片272、274中的一个或多个可以选自具有比支撑层104更低的维卡软化点的材料。维卡软化点由用于不具有明确熔点的多种聚合物材料的工业标准限定。热层压是不通过使用粘合剂在增加的温度和压力下将两个或多个层或者塑料薄片接合在一起的一种方法。温度和压力对于层压质量具有相反效果。温度需要足够高以允许层熔化在一起。但是，由于温度和压力，薄膜(因而天线)可以开始流动，导致薄片(因而天线)变形。例如在顶部薄片272中使用更低维卡软化点的材料允许薄片272在预加热循环期间在相对低温(例如，60摄氏度)下软化并且“熔化”。这允许在对嵌体220施加任何压力之前，薄片272开始包含并且嵌入蚀刻的铝天线103的75％。添加这种低维卡软化材料极大地增强了天线103的表面平整性和结构/机械耐久性。因此，通过使用低维卡塑料薄片272覆盖嵌体220并且包括用于聚合物PCB 200的窗口273，可以通过在层压期间防止由间隔宽度的改变导致的蚀刻天线迹线的任何变形来降低工作频率的偏移。目标是在层压前和层压后保持由蚀刻的天线的迹线宽度和间隔宽度决定的天线电容值。如果在层压工艺期间天线的迹线宽度(颈缩)和间隔宽度发生任何变化，则Q因数可能改变，读取距离可能偏离(由于寄生电容改变)并且蚀刻的天线可能发生弯曲或者在最坏的情况下实际上折断。
对于图5e示出的实施方式，第一顶部薄片272可以具有大约40微米的厚度，附加薄片274可以具有大约150微米的厚度，并且最终顶部薄片276和底部薄片278中的每一个可以具有大约40微米的厚度。要理解，依赖于正使用的特定元件，可以使用其它厚度。
在一些实施方式中，为了创建ISO 15457TFC.1预层压的嵌体，用于远程票据务的预层压票据嵌体270的厚度应当是大约280微米+/-40微米。类似地，为了创建ISO 7816/7810ID-1预层压嵌体，预层压的卡嵌体270的厚度应当是大约400微米+/-40微米。对于ISO 15457TFC.1票据，所完成的产品270的厚度应当是大约360微米+/-40微米。对于ISO 7816/7810ID-1卡，卡的厚度应当是大约760+/-40微米。
在一个实施方式中，为了进一步预层压嵌体220，可以用单排的ID-2大小的天线在卷到卷过程(reel-to-reel process)中将卷到卷的顶部薄片，例如100微米的PVC薄膜，堆叠到铝箔和PET树脂薄膜的蚀刻体的表面上。这个顶部薄片可以具有冲压出的凹进窗口，使得芯片模块位于这个用于“零”压负载保护的凹进处内。此外，印刷有背面粘性的安全标签的顶部薄片和覆盖薄片可以卷过(go over)天线卷筒，以生产例如电子签证页。这允许大量生产电子签证。许多其它应用也可以使用类似技术来提供大量的生产量。
在可选实施方式中，可以将ID-3大小的蚀刻铝嵌体220集成到前端和后盖或者夹页，以生产护照。可以沿着护照页的边缘对护照嵌体上的蚀刻的天线103进行优化和定制。封装了环氧树脂的模块，例如MOB4或者MOB6，更适合于长寿命周期使用。还可以通过使用前面描述的超声技术实现将MOB4和MOB6模块连接到天线焊盘。
将聚合物PCB 200、250准确放置到天线单板102上允许嵌体220用于多种应用。如果不使用嵌体220来制造非接触式卡，而是采用聚合物PCB 200、250担当天线端子焊盘106a、106b和106c以及双界面模块之间的桥，则可以生产双界面卡。在这个实施方式中，聚合物PCB200、250可以附接于如上所述的天线焊盘106a、106b和106c。为了在蚀刻的铝天线焊盘106a、106b和106c以及聚合物PCB 200、250之间形成可靠的连接，无论使用铜还是铝都必须破坏氧化铝层。不管工艺是否用来将铝接合到铝还是将铜接合到铝，事实都是这样。上面参照图3a论述的超声接合工艺实现了这项功能。然后可以研磨掉一部分的聚合物PCB 200、250，以提供用于双界面模块或者接触式模块的接触引线。这一点将在下面进行讨论。
为了生产双界面卡，必须了解整个卡的构造以及涉及的多个层。图6示出了总体上用附图标记500标识的双界面卡的一个实施例实施方式的分解透视图。要理解，仅为了说明目的提供了这个实施方式。双界面嵌体220和描述的用于生产智能卡的多种方法可以应用于具有比在实施例实施方式中示出的那些卡更多或更少的层的任何类型的智能卡。图6示出的双界面卡500的分解图示出了已经完成研磨过程(下面讨论)之后的卡500。
双界面卡500可以包括具有大约40微米厚度的上层覆盖薄片502、具有大约210微米厚度的上层印刷薄片504、具有大约40微米厚度的顶部覆盖薄片510、具有大约100微米厚度的嵌体薄片220、具有大约40微米厚度的底层覆盖薄片512、每个100微米的两个附加薄片508和506、具有大约210微米厚度的底层印刷薄片514以及具有大约40微米厚度的底层覆盖薄片516。顶部覆盖薄片510和底部薄片512可以在上面讨论的预层压阶段附接于嵌体薄片220上。上面论述的尺寸仅用于说明目的。要理解，还可以使用具有不同厚度的更多或更少的薄片。还要理解，卡可以在双界面模块520的插入之前被制成单体(通过从所层压的薄片冲压)并且遵从包括顶部/底部印刷薄片和覆盖薄片的0.76+/-40微米的ISO 7816/7810标准厚度。
可以将双界面模块520安装在双界面卡500上。图7a示出了双界面模块520的一个实施方式的分解透视图。图7b和图7c分别示出了双界面模块520的俯视图和仰视图。双界面模块520可以包括上层镀金-镍的铜层522、中间环氧玻璃层524(例如，由环氧树脂层压片制成)和提供环氧树脂封装以保护芯片的底层526。中间层524的背面可以包括一层铜或者其它金属。可以对镀金-镍的铜层522进行蚀刻，以生产用于接触芯片输入/输出引脚连接的适合电路。类似地，可以从中间层524的背面上的铜层对一对双面金属化焊盘528a、528b以及连接点527a、527b进行蚀刻，以在双界面模块520和嵌体220中的天线103之间提供RF电连接。
典型的双界面微处理器芯片具有6个输入/输出引脚(即，电源、复位信号、时钟信号、地线、编程电压和数据输入/输出)。在ISO/IEC1/SC17标准内预留剩余的两个触点，供今后使用。这6个引脚连接到各自的ISO 7816/7810规范位置，通过环氧玻璃带中的孔533连接到各自的顶部金属化层522。双界面芯片的RF部分仅具有两个引脚。依赖于芯片和金属化焊盘528a、528b之间的最短关键路径，这两个引脚可以沿着环状圆形轨道连接到最近的圆形焊盘527a、527b。底层526可以封装用来制造多个电连接(例如，圆形焊盘527a、527b和模块520之间的连接)的多条导线531(图8a)。
层522、524中的每一个可以具有一对相应的窗529a、529b，窗529a、529b便于超声接合头302的进入，以将金属化焊盘528a、528b超声接合到嵌体220上的塔桥的对应部分。可以将这些窗529a、529b放置在区域531外面的模块上的任何位置，区域531包含模块520内的6个ISO 7816接触模块电连接和芯片。
任何类型的双界面模块520可以用来构造根据实施方式的双界面卡500。例如但不限于，模块可以是D7或D8模块(ST微电子)、M8.4模块(英飞凌(Infineon))或者本领域的技术人员公知的其它模块中的任何一种。当使用M8.4模块时，上层可以具有13mm乘以11.8mm的尺寸。模块520可以具有大约0.58mm的厚度。底层526可以是大约8.6mm乘以8.6mm，厚度大约是0.35mm。在大批生产中，可以在35mm的带卷筒上递送模块520，每行2个模块的矩阵以及模块之间的间隔大约为14.25mm。
为了将双界面模块520连接到双界面卡500，应当采取几个预备步骤。图8a-图8c示出了该过程。图8a示出了在采取任何预备步骤之前层压的双界面卡500和双界面模块520的一个实施方式。图8b示出了准备接受双界面模块520的双界面卡500。图8c示出了安装了双界面模块520的装配的双界面卡500。注意图不是按比例绘出的，而是仅提供它们来说明研磨过程。
图8a示出了包含附接有聚合物PCB 200、250的嵌体220的双界面卡500。为了将双界面模块520连接到卡500，必须研磨卡500的一部分以暴露一部分的聚合物PCB 200、250，一部分的聚合物PCB 200、250然后用作塔桥。塔桥用作带状引线，以提供双界面模块520和天线103之间的电连接。在一个实施方式中，当准备用于双界面卡500的带有聚合物PCB 250的嵌体220时，具有至少35微米的铝箔表面的塔桥是优选的。参照图8b，可以从双界面卡500中精确研磨出两个分离的腔。可以对与模块520的外边缘对应的第一腔602进行研磨，以暴露塔桥200。对第二腔604进行精确研磨，以容纳双界面模块520的底层526。当准备第二腔604时，还研磨掉塔桥200的中央部分，留下仍然电连接到如前所述的天线103的对应的接触引线200a、200b。此外，在优选实施方式中，还可以研磨掉接触引线200a、200b的5-10微米部分，分别在接触引线200a、200b中留下微小沟槽606a、606b。这些沟槽606a、606b使一部分的接触引线200a、200b暴露出，以确保接触引线200a、200b之间的良好电连接，可以对接触引线200a、200b进行研磨，以提供用于超声接合的暴露引线，所述超声接合分别在金属化焊盘528a、528b和接触引线200a、200b之间形成电连接。沟槽606a、606b可以形成有专门设计的宽度和深度，以接收位于双界面模块520上的对应的金属化焊盘528a、528b。
如上所述，对接触引线200a、200b和金属化焊盘528a、528b的准确大小和位置进行选择，以确保遵从期望的标准。例如，可以使用ISO 7816-1物理规范。可选地，依赖于对于所装配的智能卡500的特定设计考虑，可以使用其它特定规范。可以使用的其它规范的实施例可以包括ANSI/ISO/IEC 7816/7810和ISO 10373。
为了将芯片模块520机械地附接于智能卡500的卡身上，可以向第二腔604的底部605和/或向双界面模块520的下层526的下部表面526a涂敷非导电的粘合剂。非导电的粘合剂可以是，例如但不限于氰基丙烯酸脂、环氧树脂、光敏环氧树脂和丙烯酸脂。此外，可以向架台602而不是向天线接触引线200a、200b以及第二腔604内的其它位置涂敷非导电粘合剂或者热固化德莎(Tesa)胶带，以便将芯片模块520机械地固定到智能卡500的卡身上。在一些实施方式中，可以在下层526的下表面526a贴上热熔胶带。热熔胶带可以具有可以适应使用上面描述的非导电粘合剂的一个或多个孔。
在大批生产过程中，可以将双界面模块520固定在胶带的卷筒(没有示出)上，以便于快速装配智能卡500。在这个过程中，然后可以从胶带的卷筒上移走双界面模块520并且将其翻转或者插入，以使其金属化焊盘528a、528b分别与天线接触引线200a、200b对准。用垂直于基板表面的较小的力将双界面模块520放置在第一和第二腔602、604内，以完成装配。在优选的实施方式中，研磨的腔602、604的总深度应当匹配双界面模块520的厚度。模块的Z向深度位置的详细要求在ISO 7816-1标准中清晰地规定，从而接触表面上没有点比卡的相邻表面高0.05mm或者低0.1mm。这允许双界面模块520的顶部在对应的ISO 7816读卡器(没有示出)的规范内。
使用具有0.5mm到1mm直径的焊接瓣(weld lobe)的定制的超声焊头302，超声焊头302可以通过窗口529a、529b到达金属化焊盘528a、528b，以形成与天线接触引线256a、256b的电和机械连接。在可选实施方式中，通过使用对本领域的技术人员公知的芯片处理技术，可以处理和连接双界面模块520。图8c示出使用上面概述的步骤生产的双界面智能卡500的横截面图。然后可以使用半导体等级热塑性或者热硬化性高温热熔胶封闭腔529a和529b。
上面所述的嵌体的实施方式相对于现有技术提供了几项优势。超声接合工艺使用聚合物PCB实现天线连接的通板(plate-through)效应。这提供了对于非接触式智能卡、复合智能卡和双界面智能卡有用的固态连接。
本发明的实施方式使用带有聚合物PCB的蚀刻的铝天线生产非接触式嵌体。通过将包括芯片模块的聚合物PCB放置为操纵线缆(使用聚合物PCB作为水平桥)，可以生产用作非接触式卡的嵌体。可能沿着当前布局的路径的竖直轴将非接触式聚合物带延展到任何位置，在这里第二位置等待聚合物PCB带，因而为确定可以将聚合物PCB在哪里附接于该非接触式天线提供了更多灵活性。通过放置用作虚拟带(dummy strap)的聚合物PCB，可以通过使用聚合物PCB上的更厚的金属层作为垂直桥来创建塔桥。然后可以生产用作复合卡、接触式卡或者双界面卡的嵌体。当前，工业上具有足够的能力来制造2亿只接触式&双界面卡。在不必对制造卡中使用的昂贵设备进行升级或者以其它方式更改的条件下，根据这些实施方式生产的嵌体允许现有卡制造商使用现有设备来制造非接触式卡和双界面卡。
使用具有蚀刻的铝天线生产的ISO卡的实施方式能够忍受多达20,000个周期的ISO 10373弯曲和扭转测试。因而证明了错误的传统知识，传统知识预测这种卡仅能够执行几个或者几千个周期的ISO10373弯曲和扭转可靠性测试。根据嵌体的实施方式生产的卡还能够达到对于近处芯片规定的通信距离，即，对于Mifare 1K卡最小10cm，Mifare 1K卡使用在关于ISO 14443芯片的ISO 10373测试方法中规定的读卡器测试标准。
使用三层低维卡软化塑料来将天线层夹在中间有助于防止天线扭曲。此外，使用这种塑料强化了蚀刻的天线抵抗电容变化，电容变化可能由于压力的原因在其它方面产生，压力是通过在热层压过程期间引起扭曲的热维卡刚性薄片提供在蚀刻的天线上的。
本发明的嵌体允许生产复合卡、接触式卡、非接触式卡或者使用蚀刻的铝嵌体作为基础天线的双界面卡。这大大缩短了制造过程需要的时间，因为可以以卷筒形状生产蚀刻的天线、附加的顶部薄片和印刷的(安全特征或者甚至粘性标签)覆盖层。因为可以以锯齿形、阶梯形或者其它变化的图案设计对蚀刻的天线终端进行构图，所以容易使嵌体的实施方式适应于使用通常在封装非接触式模块和双界面模块中使用的多种工业微模块。此外，当生产双界面卡时，上述过程使卡具有使用传统的铜线技术不能实现的可靠性。
要理解，尽管对天线结构的一种设计进行讨论以示出过程，但是任何类型的天线结构或设计(例如，圆形、矩形、方形或者其它奇怪形状和尺寸的天线形状)都可以用于嵌体的实施方式。可以以任何尺寸生产具有最终用户期望的任何厚度的卡。类似地，使用在多种智能卡应用(例如，HF、UHF和其它应用)中使用的许多种芯片或模块可以制造嵌体。这些嵌体可以用于这样的应用中，这些应用可以包括但是不限于HF ISO14443类型A、ISO 14443类型B、ISO 15693、符合ISO 18000UHF或者EPC的RFID，或者任何其它形状要素双界面或非接触式使用(例如，ISO 7816/7810(ID-1、ID-2和ID-3)票据、标签和卡、ISO 15457TFC.1票据、用于交通的卡里普索标准、用于RFID规范的EPC标准和用于安全文档的ICAO 9309Part-1建议。
可以理解，在不背离如概括描述的本发明的精神或范围的条件下，可以如在特定实施方式中示出的那样对本发明进行多种变化和/或修改。因此在任何方面将提供的实施方式认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (27)

1.一种用于智能卡的嵌体，所述嵌体包括：
嵌体基板；
位于所述嵌体基板上的天线，所述天线具有至少两个端子焊盘；和
聚合物PCB，接合到所述端子焊盘并且使每个所述端子焊盘之间形成电连接；
其中，所述端子焊盘和所述聚合物PCB被安置成允许所述嵌体用于期望的智能卡应用，所述应用选自接触式智能卡、非接触式智能卡、票据、安全文档、复合智能卡和双界面智能卡；
其中，当所述嵌体用于非接触式智能卡、票据、安全文档或者复合智能卡时，所述聚合物PCB用作芯片的载体；并且
其中，当所述嵌体用于双界面或接触式智能卡时，所述聚合物PCB的端部用作带引线，以将所述双界面或非接触式智能卡的嵌入式芯片连接到所述天线。
2.根据权利要求1所述的嵌体，其中，所述聚合物PCB包括基板，所述基板具有附接于其正面和背面中的每一个上的铝箔层或铜箔层，其中，所述芯片电连接到在所述正面和所述背面其中之一上的所述铝箔层或铜箔层和所述端子焊盘，供在所述非接触式智能卡、所述票据、所述安全文档或者所述复合智能卡中使用，并且所述铝箔层在所述端子焊盘和所述芯片或芯片模块之间提供电连接。
3.根据权利要求2所述的嵌体，其中，所述芯片模块选自MOA2、MOA4、MOB4、MOB6、MCC2、MCC8、CID、Cubit、IOA2、EOA2、EOA8、EOA9、FCP3和NSL-1微模块。
4.根据权利要求2或3所述的嵌体，其中，所述端子焊盘的面积至少是0.25平方毫米。
5.根据权利要求1或4所述的嵌体，其中，所述聚合物PCB包括基板，所述基板具有附接于其正面和背面中每一个上的铝箔层或铜箔层，供生产所述双界面智能卡和所述接触式智能卡时使用，所述天线包括三个端子焊盘，并且所述铝箔层或铜箔层在所述端子焊盘和双界面模块之间提供电连接。
6.根据权利要求5所述的嵌体，其中，所述嵌体夹在多个层压薄片之间，以产生所述双界面智能卡的坯体。
7.根据权利要求6所述的嵌体和卡，其中，研磨掉所述多个层压薄片和所述聚合物PCB的一部分，以产生空腔，使得所述聚合物PCB的剩余部分提供带引线，所述带引线用作将所述双界面模块电连接至所述天线以生产所述智能卡的塔桥。
8.根据权利要求7所述的嵌体，其中，所述双界面模块进一步包括一对窗口，以便于将所述双界面模块接合到所述带引线。
9.根据前面的权利要求中任何一项所述的嵌体，其中，相应地安置所述天线焊盘和所述聚合物PCB，以适合工业标准，所述工业标准选自ISO 7816/7810ID-1、ID-2和ID-3标准、ISO 15457TFC.1标准、用于交通票据的卡里普索标准和ICAO 9303Part-1建议。
10.根据前面的权利要求中任何一项所述的嵌体，其中，所述天线包括蚀刻的铝，所述蚀刻的铝具有大约9微米到大约35微米的厚度、大约100微米到大约1200微米的迹线宽度和大约100微米到大约1200微米的间隔宽度。
11.根据前面的权利要求中任何一项所述的嵌体，其中，使用超声接合工艺将所述聚合物PCB接合到所述天线的所述至少两个端子焊盘。
12.根据权利要求13所述的嵌体，其中，所述超声接合工艺使用具有至少两个焊盘的焊头，所述至少两个焊盘的焊盘尺寸至少是0.25mm乘以0.25mm，间隔距离大约是0.5mm，节锥角大约是90度。
13.根据前面的权利要求中任何一项所述的嵌体，进一步包括：
至少一个上部低维卡塑料层。
14.一种生产用于智能卡的嵌体的方法。所述方法包括以下步骤：
提供嵌体基板，所述嵌体基板上具有天线，所述天线具有至少两个端子焊盘；
提供聚合物PCB，所述聚合物PCB能够使所述至少两个端子焊盘之间形成电连接；以及
将所述聚合物PCB接合到每一个所述端子焊盘上；
其中，所述端子焊盘和聚合物PCB被安置成允许所述嵌体用于期望的智能卡应用，所述应用选自接触式智能卡、票据、安全文档、非接触式智能卡、复合智能卡和双界面智能卡。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述聚合物PCB包括基板，所述基板具有附接于所述基板的正面和背面中的每一个上的铝箔层或铜箔层，其中，芯片电连接至所述正面和所述背面其中之一上的所述铝箔层或铜箔层以及所述端子焊盘，使得所述接合步骤在所述天线和所述芯片之间提供电连接，以供所述非接触式智能卡、所述票据、所述安全文档或者所述复合智能卡中使用。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述芯片包括选自MOA2、MOA4、MOB4、MOB6、MCC2、MCC8、CID、Cubit、IOA2、EOA2、EOA8、EOA9、FCP3和NSL-1模块的微模块。
17.根据权利要求14-16中任何一项所述的方法，其中，所述端子焊盘的面积至少是0.25平方毫米。
18.根据权利要求14-17中任何一项所述的方法，进一步包括：
向所述嵌体的顶部施加至少一个上部低维卡塑料层，并且向所述嵌体的底部施加至少一个下部低维卡塑料层。
19.根据权利要求14所述的方法，其中，所述聚合物PCB包括基板，所述基板具有附接于所述基板的正面和背面中的每一个上的铝箔层或铜箔层，供生产所述双界面和所述接触式智能卡时使用。
20.根据权利要求19所述的方法，进一步包括：
至少将第一材料层层压至所述嵌体的顶部表面；
至少将第二材料层层压至所述嵌体的底部表面，所述第一材料层、所述第二材料层和所述嵌体包括用于生产双界面智能卡的坯体；以及
研磨所述第一材料层和所述嵌体的一部分以移除所述聚合物PCB的一部分从而产生塔桥，并且提供用于接收双界面模块的空腔。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：将所述双界面模块连接到所述坯体，以生产所述双界面智能卡。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述连接步骤进一步包括：
将所述双界面模块超声接合到所述塔桥，以提供到所述天线的电连接；以及
使用非导电的粘合剂将所述双界面模块固定到所述坯体。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述超声接合工艺使用焊头，所述焊头具有至少0.25mm乘以0.25mm的焊盘尺寸、大约0.5mm的间隔距离、以及大约90度的节锥角。
24.根据权利要求20-23中任何一项所述的方法，其中，所述双界面模块进一步包括位于其顶部表面的一对窗口。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，所述窗口促进了所述超声接合工艺、软激光接合工艺、热压接合工艺或者微型焊机接合工艺。
26.根据权利要求14-25中任何一项所述的方法，其中，所述两个提供步骤进一步包括根据工业标准安置所述天线焊盘和所述聚合物PCB，所述工业标准选自ISO 7816/7810ID-1、ID-2和ID-3标准，ISO15457TFC.1标准，用于交通票据的卡里普索标准和ICAO 9393Part-1建议。
27.根据权利要求14-26中任何一项所述的方法，其中，使用超声接合工艺将所述聚合物PCB接合到所述端子焊盘。
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