CN103946873A - 卡层压 - Google Patents

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Abstract

本文中描述了RFID结构和用于将制造RFID结构的方法。提供了天线基板。提供了第一堆叠层。包括天线轨迹和至少两个接触焊盘的天线组件被形成于天线基板的第一表面上。集成电路单元被耦合到所述至少两个接触焊盘。第一堆叠层的第一表面、天线基板的第一表面、或者两者用单向热膨胀涂料来涂布。天线基板的第一表面被定位成邻近第一堆叠层的第一表面。

Description

卡层压
技术领域
该技术一般涉及层压结构和形成层压结构的方法。
背景
智能卡技术涉及带有嵌入式集成电路单元的结构。智能卡可以是基于接触的(例如，符合ISO/IEC7810和ISO/IEC7816)，无接触的(例如，射频标识(RFID)卡)，或双接口的(例如，基于接触的和无接触两者)。RFID技术涉及两个物体之间的无线通信，一个物体典型地被称为RFID标签，而另一个物体典型地被称为RFID读取/写入器。RFID技术和智能卡技术一般情况下已经被几乎所有的产业所采纳和日益被应用，包括例如制造业、运输业、零售业和废物管理行业。
叠层智能卡(基于接触的或无接触的)、票证和护照通常由塑料层夹叠在一起制成。最内层有一个RFID天线组件结构，该结构可通过以下来制成：将电线嵌入塑料片，使用导电油墨在塑料片上印刷天线，和/或蚀刻铜或铝的塑料包层片来形成导电迹线作为天线。集成电路单元(包括，例如半导体芯片)被耦合到天线组件结构上。该集成电路可以包括，例如，用于智能卡或护照的复杂微处理器，或者用于建筑物出入卡或票证的更简单的电路。
图1是根据现有技术的层压结构示例的截面图。层5是支持天线组件和集成电路单元6的天线基板。层4是接合材料，用来将天线基板粘合到层3。层3是涂有热封涂层HS-26或类似密封涂层的白芯PVC。层2是可以包括印刷信息的白芯PVC前端层。层1是PVC覆盖层，具有标准的热封和/或保护涂层。在天线组件/IC单元和其他层之间，给定天线和IC单元部件以及结果的天线基板上的不均匀，会形成空气间隙7。
当这样的间隙(或空白空间(empty space))出现在层压结构中时，例如，由在天线组件上的芯片凹部和/或导体(例如，天线轨迹(track))导致，这些间隙或空间可以引起层压结构表面的小起伏。这样的制成物是不合需要的，且降低了卡的质量。此外，热印刷工序通常需要极其平整的表面以获得均匀的颜色。如果表面不平坦，则印刷后卡上可以看到瑕疵。
发明概要
因此，需要的是一种新技术，以用于制造包括嵌入式天线组件和集成电路单元的层压的智能卡，其减少空气间隙和其他缺陷或变形的发生，以得到表现出均匀平坦表面的智能卡。
本发明，在一个方面，以一种制造RFID结构的方法为特点。提供了天线基板。提供了第一堆叠层。包括天线轨迹和至少两个接触焊盘的天线组件被形成于天线基板的第一表面上。集成电路单元被耦合到所述至少两个接触焊盘。第一堆叠层的第一表面、天线基板的第一表面、或者两者用单向热膨胀涂料来涂布。天线基板的第一表面被定位成邻近第一堆叠层的第一表面。
本发明，在另一个方面，以一种RFID结构为特点。该结构包括了天线基板，其在第一表面上有一个含有天线轨迹和至少两个接触焊盘的天线组件。该结构也包括了集成电路单元，其被耦合到所述至少两个接触焊盘，被定位成邻近天线基板的第一表面的第一堆叠层，以及分离天线基板和第一堆叠层的未加热的单向热膨胀材料，其中在天线组件的一个或多个部分和热膨胀材料之间定义间隙。
本发明，在另一个方面，以一种RFID结构为特点。该结构包括了天线基板，其在第一表面上有含有天线轨迹和至少两个接触焊盘的天线组件。该结构也包括了集成电路单元，其被耦合到所述至少两个接触焊盘，一个被定位成邻近天线基板的第一表面的第一堆叠层，以及分离天线基板和第一堆叠层的先前加热的单向热膨胀材料，其中在天线基板和第一堆叠层之间形成的间隙至少部分地被热膨胀材料填充。
在一些实施例中，上述任何方面都可以包括以下一个或多个特征。在一些实施例中，提供了第二堆叠层，第二堆叠层的第一表面或与天线基板的第一表面相反的天线基板的第二表面上涂布了热膨胀涂层材料，并且第二堆叠层的第一表面被定位成邻近天线基板的第二层。在一些实施例中，在天线基板的第二表面上，形成包括第二天线轨迹的第二天线组件。
在一些实施例中，涂层材料被加热，其中在涂层材料被加热前在天线基板和第一堆叠层之间由天线轨迹或集成电路单元形成的间隙因涂层材料的热膨胀而被填充至少25％。在一些实施例中，多个其他的天线组件被形成于天线基板的第一表面上，其中每个天线组件都包括天线轨迹和至少两个接触焊盘，而多个集成电路单元被耦合到所述多个其他天线组件中每一个的至少两个接触焊盘。在一些实施例中，涂层材料被加热，其中在涂层材料被加热前在天线基板和第一堆叠层之间由天线轨迹或集成电路单元形成的间隙因涂层材料的热膨胀而被填充中至少25％。
在一些实施例中，天线组件包含蚀刻铜、沉积铜、蚀刻铝、沉积铝、蚀刻金、沉积金、导电膏、导电油墨、导电聚合物、钼、嵌入铜、或者它们的任意组合。在一些实施例中，天线基板包含一种或多种非导电的载体材料，包括：PET(聚酯)，FR-4(或任何其他的印刷电路板(PCB)材料)，PI(聚酰亚胺)，BT(双马来酰亚胺-三嗪)，PE(聚乙烯)，PVC(聚氯乙烯)，PC(聚碳酸酯)，PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，特斯林(二氧化硅填充的聚乙烯)，纸，或它们的任意组合。在一些实施例中，第一堆叠层包含聚酯(PET)，PI(聚酰亚胺)，BT(双马来酰亚胺-三嗪)，PE(聚乙烯)，PVC(聚氯乙烯)，PC(聚碳酸酯)，PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，特斯林(二氧化硅填充的聚乙烯)，纸，或它们的任意组合。
在一些实施例中，第一堆叠层和天线基板被层压在第一和第二层压层之间，并且有第一和第二覆盖层被设置到第一和第二层压层上。在一些实施例中，第一和第二层压层包含聚酯(PET)，PI(聚酰亚胺)，BT(双马来酰亚胺-三嗪)，PE(聚乙烯)，PVC(聚氯乙烯)，PC(聚碳酸酯)，PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，特斯林(二氧化硅填充的聚乙烯)，纸，或它们的任意组合。在一些实施例中，视觉显示信息被印刷在第一覆盖层上、或第二覆盖层上、或第一和第二覆盖层两者上。
在一些实施例中，集成电路单元被定位在天线基板中的凹部中，或第一或第二堆叠层的凹部中，或天线基板、第一堆叠层和/或第二堆叠层的凹部中。在一些实施例中，该RFID结构包括RFID卡部件、智能卡部件、票证部件、护照部件、RFID标签、RFID粘着剂、RFID招贴(poster)、或者他们的任意组合。
本发明的其他方面及优点将在下面的详细阐述中明确，阐述与附带的插图相结合，仅作为示例来描绘本发明的原理。
附图简述
本发明的优点如上所述，与另外的优点一起，可以通过以下结合附图的描述来得到更好的理解。附图不一定是按比例绘制的，而是将重点放在说明本发明的原理。
图1是根据现有技术的示例性层压结构的横截面图。
图2是根据本发明的一个实施例的示例性层压结构的横截面图。
图3是根据本发明的一个实施例的示例性层压结构的横截面图。
图4是根据本发明的一个实施例的示例性层压结构的横截面图。
详细描述
图2示出了根据本发明的实施例的层压结构示例200的横截面图。预层压结构202(也被称为prelam)包括层压结构200的三个中心层。Prelam202的中心层202a，或核心层包括天线组件。集成电路单元，或IC单元(例如，芯片)通常被埋设在中心层204a的凹部中保护其并试图和保持prelam202的表面的恒定厚度。该层压结构200(或堆叠)被放置在层压机中，该层压机可以在(诸)定义时间段内提供受控的温度和/或压力设定，以使各个层熔合在一起，并产生集成的卡。在一些实施例中，层压机的温度-时间曲线可以被控制。
该卡的各层可以由PVC或者类似的塑料构成，因为这些材料在燃烧之前就熔化，并且在某些情况下，可以包括添加剂来改变卡层受热时的特性。这样，就有可能创建在一定温度范围内熔化的材料堆叠，并且通过使得堆叠中的层在不同的温度下软化而使卡的层压更加可控。
在一些实施例中，prelam202由一个公司生产，然后出售给另一家公司，以制成卡的成品。在一些实施例中，prelam以片方式层压，且直到第二家公司贴上外层以后才被单体化。外层可以为卡提供厚度和强度，同时提供了用于诸如磁条和/或全息图等图形的支撑结构。最后组合可由层压机完成。通过将IC单元容纳在层压机的凹部而部分地受到保护免于层压机的巨大压力。
如图2所示，prelam202包括涂覆有单向热膨胀材料的两个外部片204b和204c。当被加热时，单向热膨胀材料膨胀，并且在一些实施例中，填充在prelam202的各层之间、以及也在prelam202和层压结构的外层之间形成的间隙/空间。在一些实施例中，触发某材料膨胀的温度可以使是可选的。当单向热膨胀材料在其被加热后冷却时，该材料保持体积不变。在某些实施例中，该材料的体积可能稍微减少(例如，小于5％)。
术语“单向”指的是该材料在从高温冷却后不会回到原来体积的特性。此外，该材料可以形成与聚酯和类似材料的强接合，可从这些材料构造蚀刻嵌入物。当层压工艺完成时，该单向热膨胀材料变成固体，并形成prelam202构造的部分。在一些实施例中，该单向热膨胀材料是良性的，并且不干扰prelam202(包括天线组件)和/或最终层压的卡结构的操作。
在一些实施例中，该单向热膨胀涂层材料包括至少60％的聚氨酯聚合物、至少0.1％的丙烯酸系共聚物、和至少0.1％的烃(例如，异丁烷和/或异戊烷)。在一些实施例中，该单向热膨胀涂层材料包括80％-98％的聚氨酯聚合物和20-2％的丙烯酸系共聚物和烃。聚氨酯聚合物可以包括脂肪族聚氨酯表面活性剂，其自由地合成热活化粘合剂。聚氨酯聚合物可以是水性分散体(waterbornedispersion)。该涂层材料的拉伸强度可以是5MPa(兆帕)和/或可以包括550-650％的伸长系数。
在一些实施例中，聚氨酯聚合物可以包括由中国上海的Lamberti(宁柏迪)专用化学品有限公司生产的ESABOND DP11。丙烯酸系共聚物和烃可以包括包封了挥发性烃与丙烯酸系共聚物的可热膨胀性微胶囊。微胶囊的平均颗粒大小可以是6-12微米之间。微胶囊的化学成分可以包括外壳(丙烯腈共聚物)和芯材(异丁烯)。在一些实施例中，颗粒的膨胀可以开始于80至90摄氏度，并于110至120摄氏度之间停止膨胀。在一些实施例中，该涂层材料可以在温度触发点以上被加热2至4分钟。丙烯酸系共聚物和烃可包括由德国汉堡的Lehmann&Voss&Co.(莱曼和沃斯有限公司)制造的Micropearl F-36。
本技术有利地简化了芯片卡结构、智能卡结构、护照结构、或其他类似结构的制造，因为其在表面平坦度/不均匀度方面提高了质量，降低了导线和/或IC单元(例如，芯片或芯片模块)的光学可见性，并消除了预层压的工艺，在无需剪出用于芯片的框架的情况下使用聚酯嵌入物，和/或提高了材料间(例如，至聚酯)的接合强度。
尽管图2示出了单向热膨胀材料特定的应用，其他的应用也可以在本发明的范围内被想出。一般来讲，该单向热膨胀材料可以应用于prelam202中或者层压结构200内部的任一层或者任意多层的组合。
图3是根据本发明的一个实施例的示例性层压结构300的横截面图。层5是支撑天线组件和集成电路单元6的天线基板(例如，聚酯)。层5的所有边被层4包围。层4是被加热后单向热膨胀材料。层3是具有热封涂层HS-26X的白芯PVC。层2是包含印刷信息的白芯PVC前端层。层1是具有标准热封涂层的PVC覆盖物。
图4是根据本发明的一个实施例的示例性层压结构400的横截面图。层5是支撑天线组件和集成电路单元6的天线基板(例如，聚酯)。层5的上表面和下表面被层4覆盖。层4是被加热后单向热膨胀的材料。层3是具有热封涂层HS-26X的白芯PVC。层2是包含印刷信息的白芯PVC前端层。层1是具有标准热封涂层的PVC覆盖物。
本领域的技术人员会认识到本技术可以在不违背其精神和重要本质特征的情况下以其他特定的形式实施。因此前述实施例应该被理解为在所有方面都是说明性的，而不是限制此文描述的技术。该技术的范围因此由所附权利要求书指出，而不是由前面的描述，并因此的含义和权利要求的等同范围内的所有改变都旨在被包含于其中。该技术的范围因此由所附权利要求书指出，而不是由前面的描述给定，并对含义和权利要求的等同范围内的所有改变都旨在被包含于其中。

Claims (16)

1.一种制造RFID结构的方法，该方法包括：
提供天线基板；
提供第一堆叠层；
在所述天线基板的第一表面上形成包括天线轨迹和至少两个接触焊盘的天线组件；
将集成电路单元耦合到所述至少两个接触焊盘；
使用单向热膨胀涂布材料涂布所述第一堆叠层的第一表面、所述天线基板的第一表面、或两者；以及
将所述天线基板的所述第一表面定位成邻近所述第一堆叠层的所述第一表面。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
提供第二堆叠层；
使用单向热膨胀涂布材料涂布所述第二堆叠层的第一表面或与所述天线基板的第一表面相反的所述天线基板的第二表面；以及
将天线基板第二堆叠层的第一表面定位成邻近所述天线基板的所述第二表面。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括在所述天线基板的第二表面上形成包括天线轨迹的天线组件。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括加热所述涂层材料，其中在加热涂层材料前在所述天线基板和所述第一堆叠层之间由天线轨迹或集成电路单元形成的间隙因涂层材料的热膨胀而被填充至少25％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
在天线基板的所述第一表面上形成多个其他天线组件，每个天线组件包括天线轨迹和至少两个接触焊盘；以及
将集成电路单元耦合到所述多个其他天线组件中的每一个上的至少两个接触焊盘。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括加热涂层材料，其中在涂层材料被加热前在所述天线基板和所述第一堆叠层之间由天线轨迹或集成电路单元形成的间隙中因涂层材料的热膨胀而被填充至少25％。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线组件包含蚀刻铜、沉积铜、蚀刻铝、沉积铝、蚀刻金、沉积金、导电膏、导电油墨、导电聚合物、钼、嵌入铜、或者其任意组合。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天线基板包括一种或多种非导电载体材料，所述非导电载体材料包括：PET(聚酯)，FR-4(或任何其他印刷电路板(PCB)材料)，PI(聚酰亚胺)，BT(双马来酰亚胺-三嗪)，PE(聚乙烯)，PVC(聚氯乙烯)，PC(聚碳酸酯)，PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，特斯林(二氧化硅填充的聚乙烯)，纸，或其任意组合。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一堆叠层包括聚酯(PET)，PI(聚酰亚胺)，BT(双马来酰亚胺-三嗪)，PE(聚乙烯)，PVC(聚氯乙烯)，PC(聚碳酸酯)，PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，特斯林(二氧化硅填充的聚乙烯)，纸，或其任意组合。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述第一堆叠层和所述天线基板层压在第一和第二层压层之间；并且提供第一和第二覆盖层到所述第一和第二层压层。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一和第二层压层包括聚酯(PET)，PI(聚酰亚胺)，BT(双马来酰亚胺-三嗪)，PE(聚乙烯)，PVC(聚氯乙烯)，PC(聚碳酸酯)，PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)，特斯林(二氧化硅填充的聚乙烯)，纸，或其任意组合。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括将视觉显示信息印刷在第一覆盖层上、或第二覆盖层上、或所述第一和第二覆盖层两者上。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述集成电路单元被置于所述天线基板中的凹部中，或第一或第二堆叠层中的凹部中，或天线基板、第一堆叠层和/或第二堆叠层中的凹部中。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，RFID结构包括RFID卡部件、智能卡部件、票证部件、护照部件、RFID标签、RFID粘着剂、RFID招贴、或者其任意组合。
15.一种RFID结构，包括：
天线基板，在第一表面上具有包括天线轨迹和至少两个接触焊盘的天线组件；
集成电路单元，其被耦合到所述至少两个接触焊盘上；
第一堆叠层，其被定位成邻近所述天线基板的所述第一表面；以及
未被加热的单向热膨胀材料，其将所述天线基板和所述第一堆叠层分隔开，其中在所述天线组件的一个部分或多个部分与所述热膨胀材料之间定义间隙。
16.一种RFID结构，包括：
天线基板，在第一表面上具有包括天线轨迹和至少两个接触焊盘的天线组件；
集成电路单元，其被耦合到所述至少两个接触焊盘；
第一堆叠层，其被定位成邻近所述天线基板的所述第一表面；以及
先前加热的单向热膨胀材料，其将所述天线基板和所述第一堆叠层分隔开，其中在所述天线组件和所述第一堆叠层之间形成的间隙至少部分地被所述热膨胀材料填充。
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