КАРТОЧКА С ВСТРОЕННЫМ МИКРОПРОЦЕССОРОМ Российский патент 2002 года по МПК G06K19/77 

Изобретение относится к карточке с встроенным микропроцессором, состоящей из пластмассового корпуса карточки с механически закрепленной микросхемой, контактирование которой происходит с помощью выводной рамки. Выводная рамка представляет гальванические контакты для контактирования наружу, обеспечивает электрическое соединение с микросхемой и выполнена в области гальванических контактов в виде контактных лепестков.

Обычной проблемой при изготовлении карточек с встроенным микропроцессором с выводной рамкой является долговременное и надежное в работе соединение между микросхемой и содержащим микросхему модулем или выводной рамкой и пластмассовым корпусом карточки с другой стороны. Саму микросхему как правило вклеивают в выемку внутри пластмассового корпуса карточки и предусматривают элементы жесткости, которые наносятся, например, на сгибаемый при работе пластмассовый корпус карточки. Размещение гальванических контактов относительно микросхемы может быть различным. При этом, например, так называемый модуль микросхемы может иметь жесткость, которая предотвращает повреждение микросхемы и имеющихся на модуле микросхемы контактов. Если же гальванические контакты расположены относительно далеко наружу от микросхемы, то проявляются проблемы вследствие недостаточной прочности на изгиб или прочности на растяжение контактных лепестков в местах соединения в области гальванических контактов. Кроме того, могут возникать дефекты в клеевых соединениях за счет критичности механизма реакции различных быстро затвердевающих клеев. Кроме того, клеевое соединение может стареть и становиться хрупким. Это может приводить к выгибанию и повороту вверх краев выводной рамки во внешней области.

Известные из уровня техники карточки с встроенным микропроцессором выполняют, например, посредством склеивания по всей поверхности основного корпуса с помощью быстро реагирующего клея или с помощью соответствующего тиснения.

В заявке на патент Германии с номером заявки Р 19527331.1 описана карточка с встроенным микропроцессором, которая содержит пластмассовый корпус карточки, в котором расположена полупроводниковая микросхема, причем полупроводниковая микросхема электрически соединена с выводной рамкой, которая образует контактные лепестки, которые по меньшей мере частично находятся в соприкосновении с окружающим полупроводниковую микросхему пластмассовым корпусом карточки. Контактные лепестки вблизи пластмассового корпуса карточки имеют гибкую область. За счет такой формы расположения полупроводниковой микросхемы и гальванических контактов не обеспечивается то, что сгибание карточки с встроенным микропроцессором не приведет к остающейся деформации контактов(выводной рамки), так что концы контактных лепестков могут отгибаться вверх.

Из DE 4441931 C1 известна карточка с встроенным микропроцессором, которая наряду с пластмассовым корпусом карточки содержит находящуюся в нем и механически закрепленную полупроводниковую микросхему, которая выполнена с возможностью электрического контактирования извне через гальванические контакты. Гальванические контакты являются частью выводной рамки, которая соединена с полупроводниковой микросхемой. Наружу выводная рамка выполнена в виде контактных лепестков. Они проходят параллельно поверхности большей стороны карточки с встроенным микропроцессором. Контактные лепестки заканчиваются за поверхностью, предназначенной для контактирования.

Задачей настоящего изобретения является создание карточки с встроенным микропроцессором, содержащей полупроводниковую микросхему и выводную рамку, причем все устройство не повреждается и надежно работает также при внесении механических напряжений вследствие изгибания пластмассового корпуса карточки.

Решение этой задачи обеспечивается признаками п.1 формулы изобретения.

В основу изобретения заложена идея, что выводная рамка для карточки с встроенным микропроцессором исходя из электрического соединения с микросхемой имеет проходящие по поверхности гальванические контакты и, кроме того, так продлена в наружном направлении, что внешние концы этой выводной рамки можно заделать внутрь пластмассового корпуса карточки. Заделку производят так, что внешние концы проходят приблизительно параллельно большим сторонам карточки с встроенным микропроцессором. Тем самым находящиеся в области гальванических контактов кромки соединены с пластмассовым корпусом карточки и не могут отгибаться.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения между гальваническими контактами и внешними заделанными концами контактных лепестков расположен желобок. Такая приблизительно v-образная деформация выводной рамки представляет собой средство для компенсации механических напряжений. Если, например, контактные лепестки изгибаются при изгибании пластмассового корпуса карточки, то эта v-образная или u-образная конструкция выводной рамки может воспринимать, соответственно уменьшать вызванные этим напряжения, так что ни в одном месте внутренней области не будут превышены прочность на растяжение или изгиб. Для безупречного функционирования разгрузочного желобка его можно расположить предпочтительно в незапрессованном состоянии внутри углубления пластмассового корпуса карточки.

Для упрощения изготовления карточки с встроенным микропроцессором заделку внешних концов контактных лепестков можно производить, например, с помощью так называемой литьевой рамки. Эту литьевую рамку вклеивают в соответствующую выемку в пластмассовом корпусе карточки или сваривают ее с ним. В состоящей из двух частей карточке с встроенным микропроцессором, которую изготовляют, например, из нижней части карточки и верхней части карточки, внешние концы выводной рамки, соответственно контактные лепестки могут быть расположены между верхней частью и нижней частью. Для этого в одной из частей предусматривают соответствующую выемку. Внешние заделанные концы контактных лепестков могут быть неподвижными или могут иметь возможность перемещения параллельно большим сторонам карточки с встроенным микропроцессором после вклеивания полупроводниковой микросхемы в пластмассовый корпус карточки. После того как полупроводниковая микросхема вклеена в пластмассовый корпус карточки, сохраняется фиксация полупроводниковой микросхемы и выводной рамки. Для улучшения способности к изгибанию карточки с встроенным микропроцессором без передачи нежелательных механических напряжений на выводную рамку и микросхему, предусмотрены в первую очередь разгрузочные желобки. Если их рабочая область оказывается недостаточной, то внешние концы контактных лепестков в пластмассовом корпусе карточки вместо того чтобы быть зафиксированными, могут быть расположены с возможностью скольжения. Это означает, что они могут скользить в литьевой рамке в указанном направлении или имеют возможность перемещаться в соответствующем направлении между верхней частью карточки и нижней частью карточки.

Ниже описывается пример выполнения с помощью схематичных чертежей, на которых изображено:
фиг. 1 - разрез карточки с встроенным микропроцессором, причем имеется встроенная литьевая рамка,
фиг. 2 - состоящий из двух частей корпус карточки с встроенным микропроцессором, причем внешние концы контактных лепестков расположены между верхней и нижней частями карточки.

На фиг. 1 показан состоящий из микросхемы 2 и выводной рамки 3 модуль микросхемы, который снабжен литьевой рамкой 4. Размещенные в ней концы внешних контактных лепестков, которые являются составной частью выводной рамки, соединены с областью гальванических контактов 9 через желобки 10. Желобки 10 находятся в выемках 8. В этом случае литьевая рамка 4 вклеена с помощью клея 7 в пластмассовый корпус 1 карточки. Тем самым полупроводниковая микросхема 2, которая, например, заключена в отдельную пластмассовую оболочку, соединена через выводную рамку 3 с гальваническими контактами, которые надежным в работе образом защищены в их внешней области от изгибов.

На фиг. 2 показана состоящая из двух частей карточка с встроенным микропроцессором с нижней частью 5 карточки и верхней частью 6 карточки, причем снова полупроводниковая микросхема соединена с выводной рамкой 3. Гальванические контакты 9 также после соединения с полупроводниковой микросхемой проходят в наружном направлении и проходят по поверхности пластмассового корпуса 1 карточки. Кроме того, имеются желобки 10 в выемках 8 для защиты выводной рамки 3 и микросхемы 2 от нагрузки на изгиб или растяжение. Внешние концы выводной рамки 3 аналогично фиг.1 заделаны в пластмассовый корпус карточки, причем они расположены между нижней и верхней частями 5, 6 карточки. Предусмотренные для внешних концов контактных лепестков выемки в нижней части 5 карточки в случае, когда заделанные контактные лепестки имеют возможность бокового перемещения, выполнены параллельно большей стороне пластмассового корпуса карточки с большими размерами, чем это было необходимо при первоначальном выполнении комбинации полупроводниковой микросхемы и выводной рамки 3. Тем самым могут быть, например, скомпенсированы удлинения материала выводной рамки.

За счет выполнения конструкции карточки с встроенным микропроцессором согласно изобретению полупроводниковая микросхема 2, внутренняя область выводной рамки и пластмассовый корпус 1 карточки не имеют между собой жесткого соединения, за счет чего допустимы компенсирующие перемещения.

В случае, показанном на фиг.1, прессование для изготовления карточки с встроенным микропроцессором может происходить во время рабочего хода заключения в оболочку микросхемы. Для этого используют, например, эпоксидную смолу, которая хорошо склеивается. Преимущества по сравнению с уровнем техники состоят, например, в компенсации удлинения при нагрузке на изгиб за счет разгрузочного желобка и свободного пространства в месте сочленения. Кроме того, запрессованную выводную рамку в соединении с пластмассовым корпусом карточки можно выполнить так, что механическая фиксация происходит при монтаже. Для этого можно использовать медленно реагирующие или постоянно сохраняющие клеящие свойства клеящие системы, которые не имеют возникающих в настоящее время проблем, как например, охрупчивание, чувствительность к влажности и т.д. Отгибание вверх краев выводной рамки более невозможно.

Вместо соединения клеем литьевая рамка 4 может быть также приварена. Можно использовать способы ультразвуковой сварки или способ сварки орбитальным трением. Тем самым могут быть обеспечены дальнейшие преимущества, как например, соединение по большой площади или простота обработки за счет отсутствия клея.

В состоящей из двух частей карточке с встроенным микропроцессором составляющие части также сваривают, склеивают или по иному ламинируют. В этом процессе выводную рамку 3 ламинируют между верхней частью 6 и нижней частью 5 карточки. При этом верхняя часть 6 карточки может быть выполнена как простая штампованная часть. Такой вариант выполнения согласно фиг.2 может иметь экономические преимущества по сравнению с вариантом выполнения согласно фиг. 1.

Изобретение относится к карточке с встроенным микропроцессором, содержащей комбинацию полупроводниковой микросхемы и выводной рамки. Технический результат - обеспечение долговременного, надежного в работе соединения между микросхемой и содержащим микросхему модулем или выводной рамкой и пластмассовым корпусом карточки. Для надежного рабочего выполнения относительно нагрузок на изгиб и растяжение образующие гальванические контакты контактные лепестки выводной рамки продлены в наружном направлении и заделаны в пластмассовый корпус карточки. Для дополнительной разгрузки от механических напряжений выполнены желобки. 5 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Карточка с встроенным микропроцессором, состоящая из пластмассового корпуса (1) карточки с содержащейся в нем и механически закрепленной полупроводниковой микросхемой (2), которая выполнена с возможностью электрического контактирования извне через гальванические контакты (9), причем выводная рамка (3), которая электрически соединена с полупроводниковой микросхемой (2), выполнена в виде контактных лепестков, которые образуют гальванические контакты, причем обращенные от полупроводниковой микросхемы (2) концы и внешние концы контактных лепестков расположены внутри пластмассового корпуса (1) карточки и проходят приблизительно параллельно его имеющим большую поверхность сторонам, и причем проходящие на поверхности области контактных лепестков имеют нежесткое соединение с пластмассовым корпусом (1) карточки. 2. Карточка с встроенным микропроцессором по п. 1, в которой между областью гальванических контактов (9) и внешними концами контактных лепестков предусмотрен желобок (10) для компенсации механических напряжений. 3. Карточка с встроенным микропроцессором по п. 1 или 2, в которой внешние концы контактных лепестков помещены в литьевую рамку (4), которая интегрирована в пластмассовый корпус (1) карточки. 4. Карточка с встроенным микропроцессором по п. 1 или 2, в которой внешние концы контактных лепестков расположены между нижней (5) и частями верхней (6) карточки. 5. Карточка с встроенным микропроцессором по любому из предшествующих пунктов, в которой внешние концы контактных лепестков зафиксированы в пластмассовом корпусе (1) карточки. 6. Карточка с встроенным микропроцессором по любому из пп. 1-4, в которой проходящие внутри пластмассового корпуса (1) карточки внешние концы контактных лепестков расположены с возможностью перемещения параллельно имеющим большую поверхность сторонам пластмассового корпуса (1) карточки.