CN1196083C - 数据卡和制造数据卡的方法以及制造数据卡的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种数据卡(1)，数据卡(1)具有一个包括至少一个卡表层(3)和至少一个卡底层(4)的卡体(2)，它们的外部尺寸相适应，在卡体内部卡表层(3)和卡底层(4)之间配设有模块元件(5)，这个模块元件(5)具有一个集成电子电路(6)，该电路用于处理和/或存储与个人相关的数据。在模块元件(5)和卡表层(3)和/或卡底层(4)之间，为了填充在模块元件(5)内或在模块元件(5)和卡表层(3)和/或卡底层(4)之间存在的空腔(13)和/或在模块元件(5)的表面上存在的各凸出部分(9、10)，存在由一种找平材料(14)构成的一个找平补偿层。

Description

数据卡和制造数据卡的方法以及制造数据卡的设备
技术领域
本发明涉及一种数据卡，一种制造芯片卡的方法以及一种制造芯片卡的设备。
背景技术
这样一种芯片卡和一种相应的制造该卡的方法已在例如GB-A-2279907中公开。安装集成电路的外壳是埋在由PVC构成的两个卡表层之间的以及埋在由聚酯构成的两个中间层之间的，其中后一种使用一种热激活粘合剂覆盖两面。中间层用作加强层，并且因此作为外壳元件的保护，以便防止从PVC层中剥落。
根据一种功能的高度灵活性，一般情况下以票据卡格式构成的芯片卡的应用可能性表现为多种多样，此外这种应用可能性随着可用集成电路计算能力和存储器容量的增长而增长。除了现在医疗保险卡、灵活定时上班登记卡(Gleitzeiterfassungkarten)、电话卡形式的芯片卡这种典型应用领域外，它特别在电子数据交换中、对计算机存取控制时、在被保护的数据存储器和类似应用中被巧妙地加以应用。关于跟一个终端或者一个读取设备的耦合方式，人们区别有接触式芯片卡和所谓无接触式芯片卡。在一个接触式芯片卡中，通过一个金属触点排实现接触，上述触点排具有一个根据ISO标准规范化的接触元件。根据在过去的一些年中厂家提高的生产方法，具有触点的芯片卡的可靠性不断得到改善，因此今天例如电话卡的故障率在一年的寿命周期后明显低于千分之一。然而这种接触始终是电子机械系统中最频繁的故障源之一。例如可能由于接触被弄脏或者被用坏造成故障。在一个移动设备中使用时，震动可能导致暂时的接触中断。因为在芯片卡表面上的触点直接和集成电路的输入连接，所以此外存在静电放电可能削弱卡内部集成电路并且完全损坏卡内部的集成电路的危险。无接触芯片卡避开了这个技术问题。除了这个技术优点外，无接触芯片卡此外在一个用于发卡人和持卡人的应用中提供了一系列有趣的、新的可能性。例如无接触芯片卡不是必须无条件的插到一个读卡机中，而是给出一个系统，该系统在一米内的距离内起作用。一个广泛的应用领域为例如公开的专有近距通信，在那里，在尽可能短的时间内，必须尽可能很多的人被登记。另外的优点还有，无接触芯片卡提供在卡表面上不能看到技术元件的优越性，因此卡表面的外观设计不受磁条或者触点表面限制。在这种现在可用的无接触芯片卡中的缺点是首先存在附加元件如传输线圈或者电容器极板，这些元件被集成在卡内。这导致到目前为止制造无接触芯片卡明显比具有触点的可比的芯片卡要贵。此外在无接触芯片卡中将电信号无接触的传输到终端所必须的电子学系统比较贵。原则上，对此适合的电路是能借助于微波、光信号、电容或者电感耦合实现信号传输的电路，其中由于芯片卡的平面结构形式，最可能适合的是电容和电感耦合。现在在大部分的无接触芯片卡中，是使用电感方法实现传输，使用这种方法，不仅能实现数据传输而且还能够实现能量传输。因此在卡体中，构成一个或者若干个集成的感应线圈作为耦合元件。根据松耦合变换器的原理实现传输电信号，其中载波频率例如在100和300kHz之间的范围内，或者在几MHz特别是13.56MHz射频上。为此，需要感应线圈，该线圈具有一个与数量级上大约为10mm2的半导体芯片底面相比大很多的典型的大约为30至40cm2的线圈表面，其中感应线圈必须使用适合的方法和位于半导体芯片上的电路连接。这时，半导体芯片首先位于一个中间载体上，被固定并且建立电接触。接下来，为了防止环境影响，提供一个外壳，优选地使用一个热固性塑料-外壳。支撑半导体芯片的载体接下来，一般仅几匝并且平面构成的感应线圈优选地通过焊接、锡焊或者硬钎焊接触，最后为了制成芯片卡，它们被层压在卡体内。
一般通过卡的功能元件以及通过使用期间在操作时卡的负载来确定芯片卡的卡体材料、结构和制造。现在用于数据卡的一般的材料是聚氯乙烯(PVC)，这种材料是所有可用材料中价格最低的并且覆盖了广泛的应用范围；丙烯基-丁二烯-苯乙烯(ABS)，这种材料特别表现为具有高的坚固性和温度稳定性；以及聚碳酸酯，这种材料能具有高耐用性，是所有材料中最贵的。为了制造一个数据卡，一般使用层压方法，其中不同的薄膜，大部分作为分离的、预制的元件存在的芯片模块的表层薄膜和镶嵌薄膜和卡体牢固地结合在一起。使用这种方法，满足了对芯片模块和卡体之间的连接质量的高要求，其中实际上不能再在不损坏这个卡的情况下，从卡中除去芯片。一般的在层压前通过铣削在表层薄膜中产生，在这个凹槽中，粘贴芯片模块。为了找平芯片模块的部分结构现有的凸出部分，并且为了填充空腔使用由热塑性塑料薄膜构成的中间垫层。这些热塑性塑料薄膜首先具有冲压和/或铣削制造的凹槽和孔，在这些凹槽和孔中可以置入芯片模块。这样的中间层层压的缺点是根据大量现有的具有不同尺寸和设计高度和零件的不同布局的芯片模块，不可能在大批量生产中完全的均匀的找平。此外为了补偿配置凹槽和开口的中间层的高度要求相当的制造代价，这将使在大件数制造数据卡的费用变贵。
发明内容
本发明基本的任务是提供可用的数据卡，特别是无接触数据卡、制造数据卡的方法、以及制造这样数据卡的设备，在考虑加工条件的尺寸和位置公差的条件下，保证一个简单的并且因此价格最有利的装配，这时保证数据卡的高可靠性和寿命周期。
这种任务通过一种本发明的总构思的数据卡、一种本发明的总构思的制造数据卡的方法、以及通过一种本发明总构思的制造芯片卡的设备来完成。
根据本发明的一个方面，一种数据卡，具有一个包括至少一个卡表层和至少一个卡底层的卡体，所述卡表层和卡底层的外部尺寸相一致，在卡体内部卡表层和卡底层之间配设模块元件，这个模块元件具有一个集成电子电路，其特征在于，
在模块元件和卡表层之间或者在模块元件和卡底层之间或者在模块元件、卡表层和卡底层之间安置由一种找平材料构成的补偿层，以流体或者至少近似流体的稠度涂敷该层，并且紧接着该层硬化，该层用于填充在模块元件内或者在模块元件和卡表层之间或者在模块元件和卡底层之间或者在模块元件、卡表层和卡底层之间存在的空腔或者填充在模块元件的表面上存在的各凸出部分。
根据本发明的另一方面，一种制造数据卡的方法，所述数据卡具有一个卡体和一个装配在卡体内部的模块元件，上述模块元件具有一个集成电路用于处理和存储与个人相关的数据，该方法具有以下步骤：
-制造模块元件作为分开的、单独存在的构件，
-设置至少一个卡表层和至少一个卡底层，
-将卡表层、模块元件和卡底层结合在一起，用于构成数据卡的卡体，其中在模块和卡表层或者在模块和卡底层之间或者在模块、卡表层和卡底层之间安置或者形成一个补偿层，
其特征在于，
在模块元件和卡表层之间或者在模块元件和卡底层之间或者在模块元件、卡表层和卡底层之间安置由一种找平材料构成的补偿层，以流体或者至少近似流体的稠度涂敷该层，并且紧接着该层硬化，该层用于填充在模块元件内或者在模块元件和卡表层之间或者在模块元件和卡底层之间或者在模块元件、卡表层和卡底层之间存在的空腔或者填充在模块元件的表面上存在的各凸出部分。
根据本发明又一个方面，一种制造数据卡的设备，所述数据卡具有一个卡体和一个装配在卡体内部的模块元件，上述模块元件具有一个集成电路，上述设备有：
-一个用于引入构成卡体的至少一个卡表层和至少一个卡底层的输送装置，
-将卡表层和卡底层和模块元件结合在一起并且并合的一个并合装置，
其特征在于，
-一种找平材料构成的一个找平补偿层的输出以及配料装置，该找平补偿层在模块元件内或者在模块元件和卡表层之间或者在模块元件和卡底层之间或者在模块元件、卡表层和卡底层之间用于填充存在的空腔或者用于补偿在模块元件的表面上存在的凸出部分，以及
-一种用于硬化补偿层的找平材料的硬化装置。
为了找平模块元件以及卡表层和卡底层的部分结构的高度补偿和为了填充在模块元件内部的空腔或者在模块元件和卡表层和/或卡底层之间的空腔，根据本发明提供一个在模块元件和卡表层和/或卡底层间安排的由一种找平材料构成的找平补偿层。
遵循本发明的原理，在层压卡底层、卡表层、和模块元件时，是以流体或者至少近似流体的稠度涂设补偿层的找平材料，该材料紧接着被硬化。找平材料的一个基本特征是在没有硬化的状态中有一种具有已定义粘度的流体特性，以便于能够填充槽和结构例如在模块元件的镶嵌(Inlett)载体薄膜中的通孔和死孔和模块元件的部分结构的突起例如感应线圈和塑胶体的带状波导。特别的优点是可以通过找平材料的流体相补偿其条件引入的尺寸和位置公差。在涂过找平材料后，可以通过热辐射或者光辐射使找平材料硬化。在一种UV硬化漆使用于找平材料时，通过使用一个或者若干个光源短时间辐射，优选地使用UV范围的波长，实现一种耐用的硬化以及由此所得补偿层的足够的机械强度。这时优选的至少卡表层和/或卡底层属于模块元件的部分由一个对于光辐射透明或者至少照透的材料制成。用于卡体的卡表层和/或卡底层的特别的不着色的、高度无定形的、薄的热塑性薄膜是特别有益的。
为了实现一个尽可能快的聚合反应，具有阳离子的后硬化的UV硬化环氧化物特别适合于补偿层的找平材料。这些材料在小于60秒的时间内完全硬化并且因此适合数据卡的大量生产。通过位于环氧化物中的并且触发阳离子过程的指示剂例如SbF6引起高动力的化学变化。阳离子的UV硬化环氧树脂可单组元地提供使用，因此可以取消各单个成分昂贵的混合费用。与此相对(反应性树脂等混合后)有效使用期占次要地位。
考虑到胶合层压技术的优点，为了支撑模块元件，提供的载体可以由一个与卡表层同种热塑性材料构成。上述载体安排在卡表层和卡底层之间。在一个特别优选的实施例中，提供的卡表层和/或卡底层和/或载体的材料是一种热塑性塑料材料，特别聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、丙烯基-丁二烯-苯乙烯和/或聚酰胺。对于载体诸如薄膜同样由一种热塑性塑料构成的情况，UV硬化漆作为热膨胀补偿层的找平材料适合作载体的材料，即鉴于在固体时考虑在温度变化时空间尺寸的相对变化，避免在加热或者冷却卡体时，由于不同造型，在双形态条件下卡体变形。
ABS的线性膨胀系数总计大约为100ppm/K，PVC为80-150ppm/K，PC为70ppm/K，PP为150-200ppm/K。单组元的(Einkomponentigen)UV硬化环氧树脂的最大的热膨胀系数总计大约为80至120ppm/K，即它略低于用于卡表层或者载体的材料的值，其中所有提到的值涉及大约20至80摄氏度的温度范围。为了避免在找平材料被涂层和硬化后和加热或者冷却卡体后的形变，材料的刚性应尽可能低，其标志是杨氏模数。因为这个模数在薄的胶层上的很难测量，所以可以作为间接的指示值考虑硬度。这个系统最低的硬度是肖氏A20(Shore A 20，根据DIN 53505)。通过十分高的使柔韧的附加物例如聚烯烃调整这个值。它们可能存在于相同的容积浓度中如找平材料的树脂。
因此找平材料的流体相不能太稀薄，因为否则在涂敷的期间找平材料从一侧跨过模块元件以及载体的棱边并且填平层压胶合工具，找平材料的流体相可以提供一种狄克索速干胶(Tixotropiermittel)例如PA浆糊和PA蜡或者一种增稠凝结剂。作为增稠凝结剂，气硅胶(Aerosite)具有特别优点，这种材料由无定形SiO2构成。
附图说明
本发明另外的特征、优点和适宜性从本发明的说明、根据实施例和附图得出。图中：
图1制造数据卡的根据本发明的设备的一个示意图；和
图2根据本发明另外一个实施例制造数据卡的设备的部分示意图。
具体实施方式
在图1和图2中以图的形式说明制造数据卡1的根据本发明的方法和设备。数据卡1具有一个卡体2，卡体包括至少一个卡表层3和至少一个卡底层4，它们的外部尺寸相适应，在卡表层3和卡底层4之间的卡体2的范围内插入一个具有一个集成电路(仅示意示出)6的模块元件5，上述电路用于处理和/或存储与个人有关的数据。模块元件5作为一个独立的、分立的元件以已经公开的方法被固定，并且除了集成电路6外还包括其他元件，这些元件没有被明确的画出，特别包括一个塑胶体7，在这个塑胶体中可以插入一个和集成电路6连接的耦合元件特别是一个具有制成带状的线圈的感应线圈。在根据图2的实施例中，分别制造的模块元件此外特别可以具有一个载体薄膜8，这个薄膜8和模块元件5的其余组成部分牢固地连接并且用于特别是感应线圈的机械支撑。在每一种情况中，在图中模块元件5仅以简图表示相对于模块元件5的参考平面11、12的凸出部分9、10以及空腔和槽例如基于载体薄膜8中的通孔和死孔，这些在图2中同样仅通过参考符号13示意表示。这样一个在模块元件5中存在的凸出部分和空腔以及槽的真实的几何尺寸远小于在图一和图二中所能示出的尺寸。为了填充存在着的空腔以及槽13和为了拉平突起部分9、10，根据本发明在卡表层3和卡底层4和安排在它们之间的模块元件5相结合时，一种找平材料以已基本上流体或者至少近似流体的稠度从一个输出装置或者配料装置15根据箭头16(参见图1)定量地被引入，并且根据卡表层3和卡底层4之间模块元件5的部分结构，完全填充空腔和凸出部分。找平材料14的引入象在图中说明的刚好在层压级前实现，其中，各单独层和模块元件5借助于优选的可加热的层压轧辊对17、18在制造卡体2的压力下熔焊在一起。
在示例的实施例中，找平材料能以UV硬化漆的形式具有下面的成分和物理特性：
成分：
    树脂，例如环脂肪族的(cycloaliphatisch)     20-40％
    增塑剂     20-50％
    光引发剂     ＞0.5
    增稠凝结剂     ≤10％
    PA-浆糊     ≤10％
物理特性
    粘度(当20摄氏度时)     9000-15000mPas
    硬化时间(当UVA 90mW/cm2时)     ≤30s
    硬度     100肖氏(Shore)A
    热稳定性     ≥150摄氏度
    热膨胀     80-120ppm/K
为了找平材料14接下来的硬化，使用适合波长的光实现短时间辐射，这种光通过一个适合的、通过参考符号19图示说明的光源产生。为了加速硬化处理，可以附加连接加热级(没有详细说明)。
在通过参考符号20图示说明的分离设备中，分成单独的数据卡1并且接下来可以根据箭头21存放到一个收集容器或者类似的东西之内。
在图1和图2中说明的实施侧示范性地说明制造数据卡1的卡体2，能直接在第一个层压轧辊对17之前在一个位置上以点的形状涂敷能流动的找平材料14，也就是说在从轧辊到轧辊时涂敷找平材料。与此相对，同样可以设想并且遵循本发明的原理通过一个在层压级前的找平材料的薄涂敷的、平面层提供找平材料14的材料引入。
在所描述的实施例中，以连续形式通过输送辊22从备用滚筒23导入卡表层3和卡底层4，其中图示说明为了在卡表层3和卡底层4的预定位置上构成一个间隙25，可以提供一个铣削刀具24，为了容纳至少模块元件5的一部分，构成间隙25。然而在单张技术中制造数据卡时也可以成功地使用本发明，其中各单独的层3、4作成单张层被引入并且相互结合成一总体。

Claims (23)

1.一种数据卡(1)，具有一个包括至少一个卡表层(3)和至少一个卡底层(4)的卡体(2)，所述卡表层(3)和卡底层(4)的外部尺寸相一致，在卡体(2)内部卡表层(3)和卡底层(4)之间配设模块元件(5)，这个模块元件(5)具有一个集成电子电路(6)，其特征在于，
在模块元件(5)和卡表层(3)之间或者在模块元件(5)和卡底层(4)之间或者在模块元件(5)、卡表层(3)和卡底层(4)之间安置由一种找平材料(14)构成的补偿层，以流体或者至少近似流体的稠度涂敷该层，并且紧接着该层硬化，该层用于填充在模块元件(5)内或者在模块元件(5)和卡表层(3)之间或者在模块元件(5)和卡底层(4)之间或者在模块元件(5)、卡表层(3)和卡底层(4)之间存在的空腔(13)或者填充在模块元件(5)的表面上存在的各凸出部分(9，10)。
2.按照权利要求1的数据卡，其特征在于，补偿层的找平材料(14)包含可以通过一种波长的光辐射硬化的一种漆材料，并且至少直接安置在模块元件(5)上面的卡表层(3)的部分或者直接安置在模块元件(5)下面的卡底层(4)的部分由一种对于光辐射透明或者至少照透的材料制成。
3.按照权利要求1或2之一的数据卡，其特征在于，找平材料(14)是一种具有阳离子后硬化性的UV硬化环氧化物。
4.按照权利要求1的数据卡，其特征在于，找平材料(14)和卡表层(3)和/或卡底层(4)的材料热膨胀相互匹配。
5.按照权利要求1的数据卡，其特征在于，卡表层(3)的材料和/或卡底层(4)的材料和/或和/或载体层的材料包含一种热塑性材料。
6.按照权利要求5的数据卡，其特征在于，所述热塑性材料为聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、丙烯基-丁二烯-苯乙烯和/或聚酰胺。
7.按照权利要求1或2之一的数据卡，其特征在于，找平材料(14)包含一种增塑剂附加物和/或一种增稠凝结附加物。
8.按照权利要求1的数据卡，其特征在于，其特征在于，为了支撑模块元件(5)，提供一个载体层，该载体层被安排在卡表层(3)和卡底层(4)之间。
9.按照权利要求1的数据卡，其特征在于，直接安置在模块元件(5)上面的卡表层(3)的部分或直接安置在模块元件(5)下面的卡底层(4)的部分或者直接安置在模块(5)上面的卡表层(3)的部分和直接安置在模块元件(5)下面的卡底层(4)的部分设有一个凹槽(25)用于至少接受模块元件(5)的一部分。
10.按照权利要求1的数据卡，其特征在于，模块元件(5)具有一个感应的耦合元件。
11.一种制造数据卡(1)的方法，所述数据卡(1)具有一个卡体(2)和一个装配在卡体(2)内部的模块元件(5)，上述模块元件(5)具有一个集成电路(6)用于处理和存储与个人相关的数据，该方法具有以下步骤：
-制造模块元件(5)作为分开的、单独存在的构件，
-设置至少一个卡表层(3)和至少一个卡底层(4)，
-将卡表层(3)、模块元件(5)和卡底层(4)结合在一起，用于构成数据卡(1)的卡体(2)，其中在模块(5)和卡表层(3)或者在模块(5)和卡底层(4)之间或者在模块(5)、卡表层(3)和卡底层(4)之间安置或者形成一个补偿层，
其特征在于，
在模块元件(5)和卡表层(3)之间或者在模块元件(5)和卡底层(4)之间或者在模块元件(5)、卡表层(3)和卡底层(4)之间安置由一种找平材料(14)构成的补偿层，以流体或者至少近似流体的稠度涂敷该层，并且紧接着该层硬化，该层用于填充在模块元件(5)内或者在模块元件(5)和卡表层(3)之间或者在模块元件(5)和卡底层(4)之间或者在模块元件(5)、卡表层(3)和卡底层(4)之间存在的空腔(13)或者填充在模块元件(5)的表面上存在的各凸出部分(9，10)。
12.按照权利要求11的方法，其特征在于，补偿层的找平材料(14)包含可以通过一种波长的光辐射硬化的一种漆材料，并且至少直接安置在模块元件(5)上面的卡表层(3)的部分或者直接安置在模块元件(5)下面的卡底层(4)的部分由一种对于光辐射透明或者至少照透的材料制成。
13.按照权利要求11或12的方法，其特征在于，找平材料(14)是一种具有阳离子后硬化性的UV硬化环氧化物。
14.按照权利要求11的方法，其特征在于，找平材料(14)和卡表层(3)和/或卡底层(4)的材料热膨胀相互匹配。
15.按照权利要求11的方法，其特征在于，卡表层(3)的材料和/或卡底层(4)的材料和/或和/或载体层的材料包含一种热塑性材料。
16.按照权利要求15的方法，其特征在于，所述热塑性材料为聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、丙烯基-丁二烯-苯乙烯和/或聚酰胺。
17.按照权利要求11或12的方法，其特征在于，找平材料(14)包含一种增塑剂附加物和/或一种增稠凝结附加物。
18.按照权利要求11的方法，其特征在于，其特征在于，为了支撑模块元件(5)，提供一个载体层，该载体层被安排在卡表层(3)和卡底层(4)之间。
19.按照权利要求11的方法，其特征在于，直接安置在模块元件(5)上面的卡表层(3)的部分或直接安置在模块元件(5)下面的卡底层(4)的部分或者直接安置在模块(5)上面的卡表层(3)的部分和直接安置在模块元件(5)下面的卡底层(4)的部分设有一个凹槽(25)用于至少接受模块元件(5)的一部分。
20.按照权利要求11的方法，其特征在于，模块元件(5)具有一个感应的耦合元件。
21、一种制造数据卡(1)的设备，所述数据卡(1)具有一个卡体(2)和一个装配在卡体(2)内部的模块元件(5)，上述模块元件(5)具有一个集成电路(6)，上述设备有：
-一个用于引入构成卡体(2)的至少一个卡表层(3)和至少一个卡底层(4)的输送装置(22)，
-将卡表层(3)和卡底层(4)和模块元件(5)结合在一起并且并合的一个并合装置(17、18)，
其特征在于，
-一种找平材料(14)构成的一个找平补偿层的输出以及配料装置(15)，该找平补偿层在模块元件(5)内或者在模块元件(5)和卡表层(3)之间或者在模块元件(5)和卡底层(4)之间或者在模块元件(5)、卡表层(3)和卡底层(4)之间用于填充存在的空腔(13)或者用于补偿在模块元件的表面上存在的凸出部分，以及
-一种用于硬化补偿层的找平材料(14)的硬化装置(19)。
22、根据权利要求21的设备，其特征在于，硬化装置具有一个辐射源(19)，该辐射源发出具有一个波长。
23、根据权利要求21或者22的设备，其特征在于，提供一个凹槽生成设备(24)用于在直接安置在模块(5)上面的卡表层(3)的部分内或在直接安置在模块(5)的下面的卡底层(4)的部分内或者在直接安置在模块(5)上面的卡表层(3)的部分内和在直接安置在模块(5)的下面的卡底层(4)的部分内形成一个凹槽(25)。
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