CN1622126A

CN1622126A - 用于制造ic卡的方法

Info

Publication number: CN1622126A
Application number: CN200410032844.0A
Authority: CN
Inventors: 柴本悟郎; 石井修; 泉谷和美; 早坂浩二
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2005-06-01
Also published as: SG126758A1; US7137563B2; JP4241147B2; JP2004310619A; US20040245347A1

Abstract

本发明涉及一种用于制造IC卡的方法，包括以下步骤：形成天线引线和被构图的连接引线，在天线衬底的至少一侧上的护层上形成孔，用于把外部电极芯片安装在所述天线衬底上，把IC芯片安装在具有天线引线和被构图的连接引线的天线衬底上，把外部电极芯片安装在具有天线引线和被构图的连接引线的天线衬底上，以及把具有所述孔的所述护层连接在所述天线衬底上。

Description

用于制造IC卡的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造IC卡的方法。更具体地说，本发明涉及用于制造用作接触IC卡和非接触IC卡的一种IC卡的方法。接触IC卡通过电接点接收电能和信号，非接触IC卡通过电磁耦合而不形成电接触来接收电能和信号。

背景技术

包括IC芯片的IC卡和已知的磁条卡相比具有大的存储容量和高的安全性，并被广泛地用于金融和运输工业中。

一般地说，已知的IC卡有两种：非接触IC卡和接触IC卡。前者用于运输工业中，作为使用月票的旅客的通行证，后者可用于金融工业中，作为符合预期的币值标准的信用卡。按照其用途，这些IC卡具有不同的规范。

在这种环境中，一种被称为双接口卡的IC卡引起了人们的注意。双接口IC卡是一种既用作接触IC卡又用作非接触IC卡的IC卡。当IC卡作为接触IC卡时，其例如可被用作信用卡。当IC卡被用作非接触IC卡时，其例如可被用作使用月票的旅客的通行证。因而一个双接口IC卡可以方便地用于两种不同的用途。

双接口IC卡包括两个不同的类型：利用一个IC芯片工作的组合卡和利用两个或多个IC芯片工作的混和卡。因为和把IC芯片安装到卡上相关的问题，利用一个IC芯片工作的组合卡尤其具有吸引力。

这种组合卡具有外部电极芯片(或者带自动结合(TAB)芯片)，其用于和外部读/写装置相连，用于控制被嵌入卡衬底内的作为接触IC卡的功能。组合卡还具有天线引线，用于控制作为非接触IC卡的功能。此外，卡衬底具有被形成图案的引线，用于连接IC芯片和外部电极芯片以及天线引线。

已知的组合卡可以按照日本未审专利申请公开No.2001-155128中的方法制造。在这种用于制造IC卡的方法中，首先，一个具有用于非接触通信的天线引线的天线板被插入两个卡衬底之间，并且整个卡被层叠。然后，通过孔加工处理在一个卡衬底上形成用于安装TAB芯片的孔。借助于形成所述的孔，露出用于连接TAB芯片的构图引线。接着，把TAB芯片埋入孔中，以便使TAB芯片和构图引线电气相连。

当IC卡被层叠时(热密封)，卡衬底的厚度发生改变。因而，从经过刮削的卡衬底的外表面到内表面的距离，即从卡的外表面到布线图案的表面的距离，改变。结果，当对卡进行刮削时，在卡上的构图引线可能不被充分地露出，或者与此相反，构图引线可能被刮掉，从而在和TAB芯片的电气连接中造成损坏。

此外，要均匀地刮削卡衬底的表面以便埋入TAB芯片在技术上是困难的，因而，结果，因为刮削的故障而留下卡衬底的部分。在这种情况下，在TAB芯片和卡衬底之间的连接变弱。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制造IC卡的方法，所述IC卡和用于接触通信的外部电极芯片(TAB芯片)具有高可靠性的电气和机械连接。

提供一种用于制造按照本发明的IC卡的方法。所述IC卡包括：具有一个天线衬底的卡本体，所述天线衬底具有用于非接触通信的天线引线，被埋在卡本体内的外部电极芯片，使用于接触通信的所述外部电极芯片在所述卡本体的表面上露出，以及通过在所述天线衬底上的被构图的连接引线和所述天线衬底以及所述外部电极芯片电气相连的IC芯片。所述用于制造IC卡的方法包括以下步骤：在天线衬底上形成天线引线和被构图的连接引线，在天线衬底的至少一个表面上配置的护层上形成孔，用于把外部电极芯片安装在所述天线衬底上，把IC芯片安装在具有天线引线和被构图的连接引线的天线衬底上，把外部电极芯片安装在具有天线引线和被构图的连接引线的天线衬底上，以及配置具有孔的所述护层。

在本发明中，在护层中形成用于安装外部电极芯片的孔。于是，在把护层配置到天线衬底上之前或之后把外部电极芯片安装到天线衬底上。

用这种方式，外部电极芯片可被安装到天线衬底上，而不需在和天线衬底相连的护层上刮削形成用于外部电极芯片的孔。因而在外部电极芯片和天线衬底之间的电气连接和机械连接的可靠性得以改善。

用于在天线衬底上连附具有用于安装外部电极芯片的孔的护层的步骤和用于在天线衬底上安装外部电极芯片的步骤是可以互换的。换句话说，护层可以在天线衬底上安装外部电极芯片之后被设置在天线衬底上，或者可以在天线衬底上设置护层之后通过所述的孔把外部电极芯片安装在天线衬底上。

外部电极芯片可以具有凸起的端子，用于电气连接和具有外部电极的表面相对的表面上的被构图的连接引线。

通过使凸起的端子和被构图的连接引线接触，电连接的可靠性和可用性得以改善。

如上所述，按照用于制造按照本发明的IC卡的方法，可以提供一种IC卡，其具有用于接触通信的外部电极芯片(TAB芯片)的高可靠性的电气连接和机械连接。

附图说明

图1是按照本发明的实施例的IC卡的正视图；

图2是按照本发明的实施例的外部电极芯片的正视图；

图3是从按照本发明的实施例的外部电极芯片的沿图2的线III-III取的截面图；

图4表示按照本发明的实施例的用于制造IC卡的方法的流程图；

图5A-5C是沿图1的线V-V取的截面图，说明按照本发明的实施例的用于制造IC卡的方法；

图6E-6F是沿图1的线V-V取的截面图，说明按照本发明的实施例的用于制造IC卡的方法；以及

图7是按照本发明的实施例的IC卡的等效电路图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的实施例

图1是按照本发明的实施例的IC卡的正视图。图2是按照本发明的实施例的外部电极芯片的正视图。图3是从按照本发明的实施例的外部电极芯片的沿图2的线III-III取的截面图。图4表示按照本发明的实施例的用于制造IC卡的方法的流程图。图5A-5C和图6E和6F是沿图1的线V-V取的截面图，说明按照本发明的实施例的用于制造IC卡的方法；以及图7是按照本发明的实施例的IC卡的等效电路图。

参照图1、2、6F和图7说明按照本实施例的IC卡1的结构。

按照这个实施例的IC卡1是一种组合卡，如上所述，其作为接触IC卡和非接触IC卡，并由一个IC芯片包14操作。如图7的等效电路图所示，对接触通信，和外部读写装置接触用于控制接触通信的外部电极芯片16通过被构图的连接引线17与IC芯片包14电气相连。在另一方面，对于非接触通信，天线引线12通过被构图的连接引线15与IC芯片包14电气相连。用这种方式，通过使用一个IC芯片包14，IC卡1作为接触和非接触IC卡。

如图6F所示，卡本体11由电绝缘天线衬底111、可形成图案的导电层112和113、粘合剂片19a和19b、以及护层18a，18b构成。天线衬底111被插在可形成图案的导电层112和113之间，粘合剂片19a被插在可形成图案的导电层112和护层18a之间，粘合剂片19b被插在可形成图案的导电层113和护层18b之间。

天线衬底111由具有高的热阻的机械强度较大的材料例如聚酰亚胺制成。不过，天线衬底111也可以由聚酯制成，例如玻璃环氧树脂，聚对苯二甲酸乙二酯或者聚萘二甲酸乙二酯。可形成图案的导电层112和113由铜、铝、包括铜的合金或者包括铝的合金构成。粘合剂片19a和19b由热熔物或聚对苯二甲酸乙二醇酯的片构成。护层18a和18b由聚对苯二甲酸丁二酯和聚碳酸酯的合成片构成。

在上述的可形成图案的导电层112上刻蚀图1以及图7所示的等效电路图所示的IC卡1的正视图中示出的天线引线12、电容器13的一部分和被构图的连接引线15和17。电容器13的其余部分被形成在天线衬底111的另一侧上的可形成图案的导电层113上。在图1所示的正视图中，被形成在可形成图案的导电层112上的电容器13用实线示出，被形成在可形成图案的导电层113上的电容器13用虚线示出。本实施例的电容器13是一种薄膜电容器，包括电绝缘天线衬底111作为介电层。电容器13通过在每个可形成图案的导电层112和113上配置一个电极使得天线衬底111被夹在所述电极之间而被构成。

借助于安装一个倒装片使IC芯片包14和天线衬底111上的被构图的连接引线15、17电气相连，如图1所示。在图6F中，实际的IC芯片由标号141表示。在本实施例中的IC芯片包14由用密封树脂142与金属板143密封在一起的IC芯片141构成，如图1所示。金属板143保护IC芯片141免受外力影响，并例如由厚度为20-200微米(最好30-150微米)的圆形不锈钢板构成。当金属板143的厚度是30微米或更小时，强度降低，并由于弯曲而损坏IC芯片141。当金属板143的厚度为150微米或更大时，天线衬底111不能被设置在卡的宽度的中部，因而，造成卡的翘曲而降低产量。在图中所示的实施例中，金属板143仅仅被设置在IC卡1的一侧上。不过可以在IC芯片141的另一侧上(图中的下侧)设置相同的一个金属板。用这种方式，IC芯片141被插在两个金属板143之间，因而改善机械强度。

图2和图3示出了外部电极芯片16的细节。如图1和6F所示，利用粘合剂把外部电极芯片16埋在护层18中，使得外部电极163在IC卡1的一个表面上露出。外部电极芯片16在物理上和外部读/写装置接触并通信。如图3所示，外部电极芯片16由绝缘衬底161构成，所述绝缘衬底例如由玻璃环氧树脂构成，其至少一个表面上涂覆有导电的金膜，用作外部电极163。外部电极163通过通孔162与设置在绝缘衬底161的另一侧上的导电层164电气相连。在导电层164上形成的凸块(凸出端子)165被连接到IC卡1的天线衬底111上的被构图的连接引线17上(见图1)，从而使外部电极芯片16和IC芯片包14电气连接。凸块165可以是一种金属钮扣凸块、球形凸块、或无电镀/电解电镀的凸块。

下面参照图4-6说明用于制造按照上述实施例的IC卡的方法。

在图4和图5A所示的步骤1中，由聚酰亚胺板构成的天线衬底111被插在由铜箔构成的导电图案层112和113之间，从而形成基体材料。在图4和图5B所示的步骤2中，在基体材料的一侧上的导电图案层112的预定的区域被刻蚀而形成天线引线12、电容器13的一部分以及被构图的连接引线15和17，如图5B所示。电容器13的另一部分被形成在基体材料的另一侧上的导电图案层113上。在导电图案层113上的电容器13的部分通过通孔与被构图的连接引线15电气相连。

在图5C所示的步骤3中，通过倒装片结合把IC芯片141安装到天线衬底111上。在安装IC芯片141之后，把密封树脂例如热固性的环氧树脂粘合剂涂覆在IC芯片141上。金属板143例如不锈钢板被设置在IC芯片141上，然后，在预定的温度下使密封树脂142干燥预定的时间。为了抑制当密封树脂142固化时的热收缩，最好对密封树脂142添加由非导体例如铝和钛的氧化物构成的填充剂。

在图5D所示的步骤4中，外部电极芯片16被连接到天线衬底111上的被构图的连接引线17的一个预定位置上。当结合外部电极芯片16时，电气连接和物理结合必须都是充分的。借助于使用粘合剂20把具有导电层164的外部电极芯片16的表面结合到天线衬底111上，可以实现充分的物理结合。通过使用这种结合方法，外部电极芯片16和天线衬底11可以借助于使用各向异性的导电膜(ACF)被结合在一起。不过，所述的膜不限于特定的类型和/或材料，只要其能够结合外部电极芯片16和天线衬底111即可。

为了实现电连接，外部电极芯片16被设置在天线衬底111上，使得当外部电极芯片16和天线衬底111被结合时，形成在导电层164上的凸块165被埋入天线衬底111的被构图的连接引线17上的预定位置内。用这种方式，实现电连接。不过，用于实现电连接的方法不限于使用凸块65的这种方法，只要外部电极芯片16和天线衬底111能够电连接即可。

用于安装IC芯片包14的步骤3和用于安装外部电极芯片16的步骤4不必按照顺序进行。外部电极芯片16可被首先安装，或者和IC芯片包同时安装。这是因为IC芯片包和外部电极芯片16被安装在天线衬底111上的不同位置，因而不会相互干扰。

在安装IC芯片包14和外部电极芯片16之后，形成在导电图案层112和113上的电容器13被调整。电容器13被调整，使得把最终的IC卡1的非接触通信的谐振频率设置为13.56MHz。所述调整最好借助于安装的IC芯片包14以及外部电极芯片16进行。这是因为IC芯片包14具有寄生电容，其引起电容改变，因而引起谐振频率的改变。

大约在同时，在图6E所示的步骤5，在由未伸展的聚对苯二甲酸乙二酯片构成的护层18a上形成孔181，用于安装外部电极芯片16。孔181的形状和外部电极芯片16的外径相同。另一个护层18b没有孔。

在最后的步骤6中，在步骤4制备的具有IC芯片包14和外部电极芯片16的天线衬底111的表面上，设置粘合剂片19a。在天线衬底111的另一个表面上，设置粘合剂片19b。在粘合剂层19a和19b上，在步骤5制备的护层18a和18b被分别连接。然后，整个层叠结构被热密封，从而制成一个卡。最好利用具有相同厚度的相同材料构成每个护层18a和18b，以及每个粘合剂片19a和19b。如果IC卡沿宽度方向包括具有不同厚度的不同的材料，则IC卡可能发生翘曲。

按照用于制造这个实施例的IC卡的方法，外部电极芯片16被安装在暴露的被构图的连接引线17上。因此，不会发生如专利文件1中的已知的方法所述的由于刮削而引起的护层的不足或过量的刮削。因而，不仅在外部电极芯片16和被构图的连接引线17(并且按照范围，天线衬底111)之间的电连接成为高度可靠的，而且两者之间的机械结合也成为高度可靠的。

提供上述的实施例是为了使得容易理解本发明，并不用于对本发明进行任何限制。因此，在本发明的技术范围内，上述实施例中披露的每个元件包括所有的设计改变和等效物。

例如，在上述实施例中，外部电极芯片16在步骤4被安装在天线衬底111上，并且具有在步骤5形成的孔181的护层18a在步骤6被结合到天线衬底111上。不过，步骤4和6是可以互换的。

更具体地说，具有在步骤5形成的孔181的护层18a像在步骤6中那样被结合在天线衬底111上，然后，像在步骤4中那样，外部电极芯片16可被安装在护层18a中形成的孔181内。即使在这种情况下，当安装外部电极芯片16时，被构图的连接引线17通过孔181被露出，而没有任何外部材料或者不被过量的刮削。因而，在外部电极芯片16和被构图的连接引线17(并且按照范围，天线衬底111)之间的电连接和机械结合成为极为可靠的。

[例子]

下面参照几个例子对本发明进行详细说明。

例1

在聚酰亚胺的天线衬底111的两个表面上，通过对铜层进行刻蚀形成天线引线12和电容器13。IC芯片141被安装在天线衬底111上的预定位置上。然后，利用厚度为50微米的金属板143(不锈钢板)通过涂覆由热固性的、一种成分的环氧树脂粘合剂构成的密封树脂142对IC芯片141密封。接着，把外部电极芯片16结合到天线衬底111的预定位置上。所述粘合剂是厚度为50微米的腈/酚粘合剂膜。为了进行电连接，在外部电极芯片16的内表面上形成的金属凸块165被埋在聚酰亚胺天线衬底111上的被构图的连接引线17的导电部分中。然后，天线衬底111上的电容器13被调整，使得达到一个预定的谐振频率。

通过热密封天线衬底111的两个表面制成了IC卡1，所述天线衬底111具有一个未伸展的聚对苯二甲酸乙二酯护层18a，其具有一个槽，用于避开IC芯片包14，还具有一个孔181，用于安装外部电极芯片16，所述衬底还具有一个没有孔的未伸展的聚对苯二甲酸乙二酯护层18b。

生产了50个IC卡1，以便根据每个外部电极芯片16的导电性和粘附性确定产量。基于导电性的产量通过测量外部电极芯片16的电阻来评价。基于粘附性的产量借助于当IC卡在外部电极芯片16附近弯曲时，外部电极芯片16是否和IC卡分离来评价。此外，IC卡的总产量被定义为满足导电性和粘附性两种测试的IC卡的百分数。

例2

在聚酰亚胺的天线衬底111的两个表面上，通过对铜层进行刻蚀形成天线引线12和电容器13。IC芯片141被安装在天线衬底111上的预定位置上。然后，利用厚度为50微米的金属板143(不锈钢板)通过涂覆由热固性的、一种成分的环氧树脂粘合剂构成的密封树脂142对IC芯片141密封。接着，天线衬底111上的电容器13被调整，使得达到一个预定的谐振频率。

然后，通过护层18a上的孔181把外部电极芯片16结合到天线衬底111上的预定位置上。所述粘合剂是厚度为50微米的腈/酚粘合剂膜。为了进行电连接，在外部电极芯片16的内表面上形成的金属凸块165被埋在聚酰亚胺天线衬底111上的被构图的连接引线17的导电部分中。

按照上述生产的IC卡1如在例1中那样被评价。

对照例1

在聚酰亚胺的天线衬底111的两个表面上，通过对铜层进行刻蚀形成天线引线12和电容器13。IC芯片141被安装在天线衬底111上的预定位置上。然后，利用厚度为50微米的金属板143(不锈钢板)通过在IC芯片141上涂覆由热固性的、一种成分的环氧树脂粘合剂构成的密封树脂143对IC芯片141密封。接着，天线衬底111上的电容器13被调整，使得达到一个预定的谐振频率。

通过热密封天线衬底111的两个表面制成了IC卡1，所述天线衬底111具有一个未伸展的聚对苯二甲酸乙二酯护层18a，其具有一个槽，用于避开IC芯片包14，所述衬底还具有一个没有孔的聚对苯二甲酸乙二酯护层18b。

接着，利用机器把护层18a的一个预定位置刮削到一个预定的深度，并利用粘合剂把外部电极芯片16埋入所述刮削而成的孔内。所述黏合剂是厚度为50微米的腈/酚粘合剂膜。为了进行电连接，在外部电极芯片16的内表面上形成的金属凸块165被埋在聚酰亚胺天线衬底111上的被构图的连接引线17的导电部分中。

按照上述生产的IC卡1如在例1中那样被评价。

例1和例2以及对照例1的结果示于表1。

表1

	基于导电性的产量	基于粘附性的产量	总产量
	基于导电性的产量	基于粘附性的产量	总产量	例1	50/50	49/50	49/50
例2	49/50	50/50	49/50	例1	50/50	49/50	49/50
例2	49/50	50/50	49/50	对照例1	36/50	33/50	28/50

在对照例1中，具有导电性和粘附性的产量都是约70％，总产量低于60％。与此相比，在例1和例2中的总产量是98％。例1和例2的结果表明，和对照例1相比，总产量被大大改善了。

在例1和例2中，天线衬底111由聚酰亚胺构成，天线引线12和电容器13由铜构成，护层18由未伸展的聚对苯二甲酸乙二酯构成。不过，通过使用本发明的上述优选实施例中所述的任何材料，都可以达到和例1和例2相同的产量。

Claims

1.一种用于制造IC卡的方法，包括以下步骤：

在一个天线衬底上形成天线引线和连接引线；

在所述天线衬底上安装一个IC芯片，使得所述IC芯片通过所述天线引线和连接引线与天线衬底电气相连；

在天线衬底上安装一个具有外部电极的外部电极芯片，使得所述外部电极芯片通过所述连接引线与天线衬底电气相连；以及

在所述天线衬底上设置一个具有孔的护层，由此

把所述外部电极芯片设置在所述孔中，并且使所述外部电极在所述护层的表面露出。

2.如权利要求1所述的用于制造IC卡的方法，其中外部电极芯片和IC芯片被安装在天线衬底上，然后把所述护层设置在所述天线衬底上。

3.如权利要求1所述的用于制造IC卡的方法，其中所述IC芯片被安装在所述天线衬底上，所述护层被设置在所述天线衬底上，然后所述外部电极芯片被安装在所述天线衬底上。

4.如权利要求1所述的用于制造IC卡的方法，其中所述外部电极芯片在和具有外部电极的表面相对的表面上具有凸起的端子，所述凸起的端子和所述连接引线电气相连。

5.一种IC卡，包括：

天线衬底，其具有被构图的天线引线和连接引线，用于进行非接触通信；

被设置在所述天线衬底的一个表面上的第一护层，所述第一护层具有一个孔；

被安装在所述孔内的外部电极芯片，所述外部电极芯片具有在所述第一护层的表面露出的外部电极；以及

IC芯片，其通过所述连接引线与所述天线衬底和所述外部电极电气相连。

6.如权利要求5所述的IC卡，其中所述第一护层利用粘合剂片结合到所述天线衬底上。

7.如权利要求5所述的IC卡，还包括被设置在所述天线衬底的另一个表面上的第二护层。