СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МОДУЛЯ Российский патент 2006 года по МПК G06K19/77 

Настоящее изобретение относится к способу изготовления модуля для встраивания в корпус карты, при этом с одной из сторон основы модуля предусматривают токопроводящую структуру. Изобретение относится, кроме того, к соответствующему модулю, а также к способу встраивания такого модуля в корпус карты и к носителю информации в виде карты с таким модулем.

Один из возможных методов изготовления носителей информации в виде карт, которые используются, например, в качестве удостоверений личности, пропусков, кредитных карт, бухгалтерских карт или аналогичных карт, используемых в иных целях, заключается в том, что модуль, содержащий собственно носитель информации и имеющий контактные площадки для подсоединения носителя информации к считывающему и/или записывающему устройству, вставляется в предусмотренную под него в корпусе карты выемку. Подобный модуль обычно состоит из "основы" или "подложки", на одной из сторон которой расположена токопроводящая структура, образующая контактные площадки. С обратной стороны на основе модуля обычно расположен чип в качестве носителя информации. При этом входы и выходы чипа электрически соединены с контактными площадками, проходящими через основу модуля сквозными соединениями. У изготавливаемых в настоящее время модулей их основу обычно выполняют из эпоксидной смолы, соответственно из каптона, а недавно для этой цели стали использовать также ПЭН (полиэтилен-2,6-нафталиндикарбоксилат). Однако прочное сцепление в соединении таких материалов с картой можно обеспечить только с использованием клеевого слоя. В настоящее время известны самые разнообразные методы закрепления такого модуля в выемке в корпусе карты с помощью клеевого слоя.

Так, например, в ЕР 0521502 описан способ встраивания модуля в двухступенчатую выемку в корпусе карты. При этом сначала на уступе, образующем переход к расположенной на большей глубине части выемки в корпусе карты, закрепляют клейкий с двух сторон кольцевой элемент из контактного клея. После этого в выемку вставляют модуль его контактными площадками наружу, который при этом его краями приклеивается к клейкому с двух сторон элементу, расположенному на уступе выемки.

В ЕР 0493738 описан другой способ приклеивания модуля к корпусу карты. При этом на нижнюю, обращенную от контактных площадок сторону модуля наносят слой термореактивного клея. После этого модуль с нанесенным на него слоем клея вставляют в выемку в корпусе карты и приклеивают к нему, воздействуя на клей теплом и одновременно прижимая модуль к корпусу карты.

Из DE 19731737 А1 известен способ указанного в ограничительной части независимых пунктов типа и, в частности, способ изготовления модуля для встраивания в корпус карты, при осуществлении которого с одной из сторон (с верхней стороны) основы модуля предусматривают токопроводящую структуру. Затем в соответствии с этим известным способом на основе модуля с ее нижней стороны, на которой в последующем размещают чип, располагают фиксирующий элемент анкерного типа, который выполнен из материала (например, алюминия), параметры размягчения которого полностью отличны от параметров размягчения материала, из которого выполнен корпус карты (например, пластика). При нагревании корпуса карты материал, из которого он выполнен, размягчается, тогда как фиксирующий элемент остается твердым и благодаря этому вдавливается в образованную поднутрением полость в корпусе карты и остается в этой полости в заделанном в нее состоянии.

Из ЕР 0359632 А1 известен другой способ изготовления модуля для встраивания в корпус карты, в соответствии с которым на основе модуля с ее нижней стороны располагают фиксирующие элементы анкерного типа, которые предназначены для анкерного закрепления в корпусе карте и поэтому не должны размягчаться.

Из US 5851854 известен способ изготовления двухслойного носителя информации с электронным модулем, в соответствии с которым окружающее модуль полое пространство заполняют материалом с низкой температурой размягчения. При этом модуль помещают в предусмотренную в первом слое выемку, в результате чего между первым слоем и модулем остается полое пространство. На локальные участки второго слоя методом печати наносят материал с низкой температурой размягчения. Затем оба слоя накладывают один на другой, в результате чего указанный материал приходит в соприкосновение с модулем. При последующем нагревании этот материал размягчается и проникает в полое пространство между модулем и первым слоем. В результате модуль и двойной слой оказываются склеенными между собой.

Недостаток подобного способа склеивания состоит в том, что несмотря на все усилия, направленные на поиск оптимального клея для закрепления модулей в корпусах карт, получаемое клеевое соединение всегда обладает малой прочностью. Основная причина этого состоит в том, что клей должен одинаково прочно сцепляться и с материалом основы модуля, и с материалом корпуса карты. Поскольку, однако, склеиваемые между собой материалы всегда представляют собой материалы различных типов и соответственно обладают различными свойствами, при выборе клея приходится идти на определенный компромисс.

В основу настоящего изобретения была положена задача найти альтернативное описанному выше уровню техники решение проблемы соединения модуля с корпусом карты.

Указанная задача решается с помощью способа, представленного в п.1 формулы изобретения, и с помощью модуля, представленного в п.9 формулы изобретения. Наиболее предпочтительные варианты осуществления изобретения приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы.

Согласно изобретению при изготовлении основы модуля по меньшей мере один первый ее слой, расположенный с обращенной от токопроводящей структуры нижней стороны, предлагается выполнять из термопласта, свойства которого, имеющие при встраивании модуля в корпус карты важное для соединения с материалом слоя корпуса карты по определенной технологии, например термосваркой, значение, согласованы со свойствами материала соответствующего слоя корпуса карты в том отношении, что оба полимерных материала имеют схожие параметры размягчения. Тем самым обеспечивается возможность исключительно простого и надежного соединения сваркой полимерных материалов между собой. Иными словами, приклеиваемый в конечном итоге к корпусу карты слой основы модуля получают уже непосредственно в процессе изготовления модуля, целенаправленно согласуя при этом свойства этого соединяемого с корпусом карты слоя со свойствами материала карты, а также с конкретным типом и методом соединения.

Подобное согласование свойств материала соединяемого с корпусом карты слоя основы модуля, со свойствами материала, из которого изготавливают корпус карты, обеспечивает тем самым получение оптимального по прочности соединения. Помимо этого появляется возможность соединять между собой оба полимерных материала и иными, не предусматривающими применение клея методами, например сваркой, качество получаемых которыми соединений зависит помимо прочего и от такого имеющего особо важное значение фактора, как свойства соединяемых между собой материалов. Использование подобных бесклеевых соединений особо предпочтительно по той причине, что в этом случае из технологического процесса изготовления носителей информации в виде карт исключается дополнительная технологическая операция, состоящая в нанесении клеевого слоя. Благодаря этому удается сократить процесс встраивания модуля в корпус карты и тем самым снизить издержки.

Выбор конкретных параметров размягчения при осуществления предлагаемого в изобретении способа зависит от соответствующей технологии сварки. Так, в частности, при использовании термосварки материал для изготовления основы модуля выбирают с таким расчетом, чтобы оба полимерных материала имели по возможности максимально близкие значения температуры их размягчения. При использовании же ультразвуковой, высокочастотной или виброконтактной сварки полимерные материалы следует выбирать с таким расчетом, чтобы они размягчались при одних и тех же частотах.

Согласно одному из наиболее предпочтительных вариантов осуществления изобретения основу модуля с ее нижней, обращенный от токопроводящей структуры стороны предлагается выполнять из того же материала, из которого выполнен соединяемый с ним при встраивании модуля в корпус карты слой этого корпуса карты. В этом случае свойства обоих соединяемых между собой материалов не просто взаимно согласованы, а попросту идентичны. Поэтому для соединения модуля с корпусом карты можно использовать, например, любой из указанных выше методов сварки. Преимущества, связанные с подобным взаимным согласованием свойств обоих материалов, проявляются и при их соединении между собой традиционным методом с применением клея, поскольку в данном случае можно использовать клей с адгезионными свойствами, точно подобранными непосредственно для этого конкретного материала, что при выборе клея исключает необходимость в поиске компромисса, обусловленного использованием различных соединяемых между собой материалов.

В простейшем варианте основу модуля предлагается выполнять однослойной. Иными словами, в этом случае основа состоит лишь из одного единственного слоя, выполненного из специально подобранного материала, свойства которого согласованы со свойствами материала корпуса карты.

Вместе с тем основу модуля можно выполнять и двухслойной с располагаемым между первым слоем, соединяемым с корпусом карты, и токопроводящей структурой вторым слоем, выполняемым из материала, свойства которого в свою очередь также согласованы с требованиями, предъявляемыми к основе модуля при ее последующей обработке, например с условиями нанесения на нее токопроводящей структуры. Материал для выполнения этого слоя можно выбирать, например, с таким расчетом, чтобы придать всему модулю определенную, необходимую при его последующей обработке механическую устойчивость. Двухслойные основы модулей можно изготавливать по исключительно простой технологии соэкструзии.

В соответствии еще с одним вариантом эти первый и второй слои предлагается соединять между собой с помощью по меньшей мере одного соединительного слоя, например клеевого слоя. В этом случае основа модуля является, таким образом, по меньшей мере трехслойной. Подобные трехслойные основы модулей можно изготавливать по исключительно простой технологии в виде слоистой пленки.

Предлагаемые в изобретении модули предпочтительно изготавливать полностью аналогично обычным модулям в виде бесконечной ленты со множеством модулей. В этом случае подобная лента со множеством модулей имеет ленточную основу, на которую соответственно наносят токопроводящие структуры для множества расположенных по ее длине модулей. При этом соединяемый в конечном итоге с корпусом карты, т.е. обращенный от токопроводящих структур, слой ленточной основы формируют непосредственно в процессе изготовления этой ленточной основы и тем самым напрямую интегрируют в нее. Далее эту ленту со множеством модулей подвергают последующей обработке аналогично обычной известной ленте со множеством модулей, т.е., например, на нее обычными методами помещают чипы, выполняют в ней сквозные соединения и затем заливают чипы герметизирующим составом (компаундом). В завершение от этой ленты отделяют, предпочтительно вырубают либо вырезают, отдельные модули.

В случае многослойной ленточной основы для подобного формирования соединительного слоя в ленте со множеством модулей непосредственно в процессе ее изготовления можно использовать, например, технологию соэкструзии. В другом варианте такую многослойную ленточную основу можно также изготавливать по технологии ламинирования, т.е. в виде бесконечной слоистой пленочной ленты. Эту технологию целесообразно использовать прежде всего при изготовлении ленточных основ с соединительными слоями между их отдельными функциональными слоями материала, т.е. при изготовлении трех- или многослойных ленточных основ.

Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере некоторых вариантов его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1 - схематичное изображение в поперечном сечении состоящей из множества модулей ленты с однослойной ленточной основой,

на фиг.2 - схематичное изображение в поперечном сечении состоящей из множества модулей ленты с двухслойной ленточной основой и

на фиг.3 - схематичное изображение в поперечном сечении состоящей из множества модулей ленты с трехслойной ленточной основой.

На фиг.1 в поперечном сечении, т.е. в сечении плоскостью, перпендикулярной ее продольному направлению, показана лента со множеством модулей, которая имеет ленточную основу 4 с одним единственным слоем 1. С верхней стороны с этой ленточной основой 4 соединена токопроводящая структура 7. Такая токопроводящая структура имеет несколько контактных площадок 8, которые в последующем выполняют функцию контактов, с помощью которых считывающим устройством считывается информация, хранящаяся в памяти чипа модуля.

Для изготовления единственного слоя 1 ленточной основы 4 при этом используется материал, свойства которого согласованы со свойствами материала, из которого изготавливаются корпуса карт (не показаны), в которые в последующем встраиваются модули. Степень подобного взаимного согласования свойств обоих указанных материалов, соответственно выбор их конкретно согласуемых между собой свойств зависит от технологии, используемой для соединения основы с корпусом карты. В рассматриваемом варианте слой 1 выполнен из термопласта. Поэтому слой 1 можно соединять сваркой с материалом, из которого изготавливается корпус карты и в качестве которого обычно также используется термопласт. В этом случае, предполагающем использование термосварки в качестве технологии соединения основы модуля с корпусом карты, термопласт для выполнения слоя 1 выбирают с таким расчетом, чтобы его температура размягчения примерно соответствовала температуре размягчения пластика, из которого изготавливается корпус карты. При использовании же иных методов соединения, например ультразвуковой, высокочастотной или виброконтактной сварки, материал для изготовления слоя 1 выбирают с таким расчетом, чтобы он размягчался примерно при тех же частотах, что и пластик, из которого изготавливается корпус карты.

В оптимальном случае слой 1 ленточной основы 4 следует по возможности изготавливать из того же материала, из которого изготавливается корпус карты. В этом случае обеспечивается достижение оптимальных свойств в соединении обоих материалов между собой. В качестве материала для выполнения слоя 1 ленточной основы 4 предпочтительно использовать модифицированный гликолем полиэтилентерефталат (МГПЭТФ), термоэластопласт (ТЭП) или АБС-пластик.

На фиг.2 показан следующий вариант осуществления изобретения, согласно которому ленточная основа 5 состоит из двух отдельных слоев 1 и 2. Свойства материала первого слоя 1, расположенного с обращенной от токопроводящей структуры 7 нижней стороны 9, аналогично показанному на фиг.1 варианту согласованы со свойствами материала корпуса карты. Расположенный же между токопроводящей структурой 7 и этим первым слоем 1 второй слой 2 выполнен из материала, свойства которого согласованы с условиями его последующей обработки в качестве основы модуля.

Подобную ленточную основу 5 можно изготавливать, например, по технологии соэкструзии, в ходе которой эти слои экструдируют из двух расположенных соответствующим образом друг относительно друга мундштуков непосредственно один поверх другого в виде бесконечной ленты, в результате чего одновременно происходит их соединение между собой. Затем верхний слой 2 снабжают токопроводящей структурой 7.

Для выполнения первого слоя 1 также предпочтительно использовать такие материалы, как МГПЭТФ, ТЭП или АБС-пластик, а для выполнения второго слоя 2 предпочтительно использовать ПЭН, ПЭТФ (полиэтилентерефталат) или ПК (поликарбонат). В качестве наиболее пригодных зарекомендовали себя следующие сочетания материалов:

ПримерыПервый слойВторой слойпример №1МГПЭТФПЭНпример №2МГПЭТФПЭТФпример №3ТЭППЭНпример №4ТЭППЭТФпример №5АБСПК

На фиг.3 показана ленточная основа 6, состоящая из трех слоев 1, 2, 3. Аналогично показанному на фиг.2 варианту самый нижний слой 1, расположенный с обращенной от токопроводящей структуры 7 нижней стороны 9, представляет собой слой 1, свойства материала которого согласованы со свойствами материала корпуса карты с учетом конкретного метода соединения этих материалов между собой. При этом речь может идти о термопласте, предпочтительно АБС-пластике, ПВХ (поливинилхлориде) или МГПЭТФ. Равным образом аналогично показанному на фиг.2 варианту для изготовления второго слоя, примыкающего к токопроводящей структуре 7, используется материал, свойства которого оптимально согласованы с условиями его последующей обработки в качестве модуля. При этом предпочтительно использовать такие материалы, как ПЭН или каптон.

Средний слой служит соединительной прослойкой или соединительным слоем 3 между первым 1 и вторым 2 слоями. Такой слой может при этом представлять собой клеевой слой, например одно- или двухкомпонентный акрилатный клей либо одно- или двухкомпонентную полиуретановую (ПУ) систему. Подобную ленточную основу 6 можно изготавливать, например, в виде бесконечной слоистой пленочной ленты сведением вместе первого 1 и второго 2 слоев с одновременной подачей соединительного слоя 3 и их ламинированием под давлением. После этого на второй слой 2 наносят токопроводящую структуру 7.

Для изготовления подобной многослойной основы наиболее предпочтительно использовать следующие сочетания материалов:

ПримерыПервый слойСоединительный слойВторой слойпример №1АБС, ПВХ или МГПЭТФакрилатный клей (1-/2-компонентный)ПЭНпример №2АБС, ПВХ или МГПЭТФакрилатный клей (1-/2-компонентный)каптонпример №3АБС, ПВХ или МГПЭТФполиуретановые системы (1-/2-компонентные)ПЭН или каптон

Выполненную в соответствии с одним из рассмотренных выше вариантов ленту со множеством модулей можно подвергать дальнейшей обработке аналогично обычной ленте. Так, например, на нее без каких-либо проблем можно помещать чип, выполнять в ней сквозные соединения входов и выходов чипа с контактными площадками 8 токопроводящей структуры 7 и после этого заливать чип герметизирующим составом (компаундом). В завершение от ленточной основы 4, 5, 6 отделяют, предпочтительно вырубкой или высечкой, отдельные модули.

В соответствии с этим нет необходимости вносить какие-либо значительные изменения в обычные технологические процессы изготовления модулей с использованием ленточной основы. Однако в отличие от традиционных технологических линий, используемых для изготовления носителей данных в виде карт, можно отказаться от применения дополнительной рабочей станции для клеевого ламинирования при встраивании готовых чип-модулей в корпуса карт, что позволяет упросить и удешевить технологическую линию по сравнению с обычными технологическими линиями.

Описан способ изготовления модуля для встраивания в корпус карты, при этом с одной из сторон основы (4, 5, 6) этого модуля предусматривают токопроводящую структуру (7). При изготовлении основы модуля по меньшей мере один первый ее слой (1), расположенный с обращенной от токопроводящей структуры (7) нижней стороны (9), выполняют из материала, свойства которого, имеющие при встраивании модуля в корпус карты важное для соединения с материалом слоя корпуса карты по определенной технологии значение, согласованы со свойствами материала этого слоя корпуса карты. Изобретение упрощает и удешевляет технологию изготовления. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ изготовления модуля для встраивания в корпус карты, при этом с одной из сторон основы (4, 5, 6) модуля предусматривают токопроводящую структуру (7), отличающийся тем, что при изготовлении основы (4, 5, 6) модуля по меньшей мере один первый ее слой (1), расположенный с обращенной от токопроводящей структуры (7) нижней стороны (9), выполняют из термопласта, свойства которого согласованы со свойствами выполненного из термопласта слоя корпуса карты, с которым (слоем) при встраивании модуля в корпус карты соединяется этот первый слой (1) основы (4, 5, 6) модуля, по меньшей мере в том отношении, что указанные термопласты имеют по меньшей мере схожие параметры размягчения.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что первый слой (1) основы (4, 5, 6) модуля выполняют из того же материала, из которого выполнен слой корпуса карты, соединяемый с этим первым слоем (1) при встраивании модуля в корпус карты.3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что основу (4) модуля выполняют однослойной.4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что основу (5, 6) модуля выполняют по меньшей мере двухслойной с располагаемым между первым слоем (1) и токопроводящей структурой (7) вторым слоем (2), выполняемым из материала, свойства которого согласованы с условиями последующей обработки основы (5, 6) модуля.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что первый (1) и второй (2) слои соединяют между собой с помощью по меньшей мере одного соединительного слоя (3).6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что сначала изготавливают ленту со множеством модулей, имеющую ленточную основу и расположенные на ней токопроводящие структуры для множества модулей, изготавливая при этом первый слой уже при изготовлении самой этой ленточной основы, после чего эту ленту из множества модулей подвергают последующей обработке и в завершение отделяют от нее отдельные модули.7. Способ по п.6, отличающийся тем, что многослойную ленточную основу изготавливают по технологии соэкструзии.8. Способ по п.6, отличающийся тем, что многослойную ленточную основу изготавливают по технологии ламинирования.9. Модуль для встраивания в корпус карты, имеющий основу (4, 5, 6), с одной стороны которой предусмотрена токопроводящая структура (7), отличающийся тем, что основа (4, 5, 6) модуля по меньшей мере с ее обращенной от токопроводящей структуры (7) нижней стороны (9) выполнена из термопласта, свойства которого согласованы со свойствами выполненного из термопласта слоя корпуса карты, с которым (слоем) при встраивании модуля в корпус карты соединяется этот первый слой (1) основы (4, 5, 6) модуля, по меньшей мере в том отношении, что указанные термопласты имеют по меньшей мере схожие параметры размягчения.10. Модуль по п.9, отличающийся тем, что основа (4, 5, 6) модуля с ее обращенной от токопроводящей структуры (7) нижней стороны (9) выполнена из того же материала, из которого выполнен слой корпуса карты, соединяемый с основой (4, 5, 6) модуля при его встраивании в корпус карты.11. Модуль по п.9 или 10, отличающийся тем, что его основа (4) имеет один единственный слой.12. Модуль по п.9 или 10, отличающийся тем, что его основа (5, 6) выполнена по меньшей мере двухслойной с расположенным между первым слоем (1) и токопроводящей структурой (7) вторым слоем (2), выполненным из материала, свойства которого согласованы с условиями последующей обработки основы (5, 6) модуля.13. Модуль по п.12, отличающийся тем, что первый (1) и второй (2) слои соединены между собой с помощью по меньшей мере одного соединительного слоя (3).14. Носитель информации в виде карты, имеющей корпус и вваренный в него модуль по любому из пп.9-13.