Способ изготовления комбинированной контактной-бесконтактной чип-карты с подложкой антенны из волокнистого материала
Изобретение относится к способам изготовления комбинированной контактной-бесконтактной чип-карты, антенну которой выполняют на подложке из волокнистого материала, такого как бумага. Технический результат заключается в том, что полученная карта позволяет визуально обнаружить на ней преднамеренные механические повреждения, такие, например, как чрезмерные сгибы. Для этого антенну выполняют трафаретным способом на подложке, а корпуса карты выполняют в процессе ламинирования подложки. Фрезерование полости осуществляют в корпусе карты, противоположном стороне подложки с трафаретным отпечатком антенны с возможностью установки модуля, содержащего микрочип и двухстороннюю схему. Вырезы, выполненные в углах подложки антенны перед этапом ламинирования, обеспечивают спайку корпусов карты между собой. 10 з.п. ф-лы, 4 ил.
Область техники
Настоящее изобретение касается способов изготовления чип-карт, в частности способа изготовления бесконтактной чип-карты, антенна которой выполнена на подложке из волокнистого материала, такого как бумага.
Предшествующий уровень техники:
Бесконтактная чип-карта все чаще используется в самых различных областях. Так, в области транспорта она была разработана в качестве средства платежа. Это касается также электронного бумажника. Многие компании используют средства идентификации персонала при помощи бесконтактных чип-карт.
Обмен информацией между комбинированной контактной-бесконтактной картой и связанным с ней считывающим устройством осуществляется посредством дистанционной электромагнитной связи между антенной, выполненной в бесконтактной карте, и второй антенной, находящейся в считывающем устройстве, или непосредственно путем контакта со считывающим устройством. Для создания, хранения и обработки информации в карте установлен электронный модуль, соединенный с антенной. Как правило, антенна и микрочип находятся на диэлектрической подложке, выполненной из пластика. Их классическое промышленное изготовление состоит из трех этапов:
выполнение антенны на пластиковой диэлектрической подложке из поливинилхлорида (ПВХ), полиэстера (ПЭ), поликарбоната (ПК) путем печатания химическим способом из меди или алюминия,
горячее ламинирование путем прессования нижнего и верхнего пластиковых слоев корпуса карты - ПВХ, ПЭ, ПК, акрилонитрилбутадиенстирол (АБС) - на подложке антенны для формирования карты в виде моноблока,
установка и подсоединение электронного модуля при помощи электропроводящего клея.
Однако такой способ имеет несколько основных недостатков. При реализации этого способа осуществляют сложное наслоение пластиковых материалов, соединяемых склеиванием или термопайкой и имеющих различные коэффициенты теплового расширения. Вследствие этого систематически происходит необратимая деформация карт (скручивание, перекос), неприемлемая для пользователя, а также недостаточная механическая прочность при нормативных или эквивалентных им испытаниях.
Кроме того, термомеханические свойства ПВХ весьма посредственны. Во время ламинирования возникает значительная текучесть материала, при которой не сохраняется форма антенны. Это приводит к нестабильной работе антенны, так как меняются электрические параметры, такие как индуктивность и сопротивление. Часто происходит разрыв антенны в местах, где действуют значительные напряжения на сдвиг. В частности, это происходит на углах или на уровне электрических соединений.
Общая толщина ламинированных карт ISO варьируется от 780 до 840 мкм. Учитывая вышеупомянутую текучесть материала, трудно гарантировать пользователям массовое и контролируемое распространение среди населения.
Применяемая при ламинировании термопайка позволяет получить моноблочную карту с очень посредственными механическими свойствами в плане компенсации испытываемых напряжений. Во время нормативных испытаний на скручивание и сгиб основное напряжение прикладывается к электронному модулю, в частности к точкам склеивания, обеспечивающим электрические соединения. Точки склеивания подвергаются большим напряжениям и малейшее нарушение технологии склеивания приводит к разрыву электрического соединения между электронным модулем и антенной.
После ламинирования на напечатанных корпусах карт становятся видны следы медных дорожек. Хотя это и не влияет на нормальную работу карты, но пользователей не устраивает данный дефект, поскольку ухудшает эстетический вид карты.
Кроме того, стоимость производства карты таким способом слишком высока, чтобы можно было говорить о реальном увеличении их потребления.
Наконец, известные в настоящее время способы не позволяют изготавливать карты, на которых можно увидеть впоследствии механическое вмешательство в карту для ее незаконной замены. Для мошенника сравнительно легко уничтожить карту путем сильного многократного сгибания, и в дальнейшем трудно доказать незаконный характер его действий. Например, антенна может быть разорвана до маркировки карты. Торговая политика компаний направлена в основном на бесплатное возмещение дефектных карт. Систематическая замена карт приводит к росту издержек для компаний.
Краткое изложение существа изобретения
Задача настоящего изобретения состоит в устранении этих недостатков путем разработки нового способа изготовления, позволяющего использовать подложку из волокнистого материала, на которой путем печатания по трафарету электропроводящей краской наносят антенну, что позволяет значительно снизить себестоимость производства бесконтактных или комбинированных чип-карт.
Таким образом, настоящее изобретение касается способа изготовления бесконтактной чип-карты с подложкой антенны из волокнистого материала, такого как бумага, заключающегося в том, что
изготавливают антенну путем трафаретной печати витков посредством полимерной электропроводящей краски на подложке из волокнистого материала и термической обработки подложки для спекания краски,
ламинируют корпуса карт на подложке антенны путем припаивания на каждую сторону подложки по меньшей мере двух листов из пластика, образующих корпус карты, горячим прессованием,
осуществляют фрезерование в одном из корпусов карты полости для установки модуля, содержащего микрочип и двухстороннюю схему, при этом полость содержит меньший внутренний участок, в который помещают микрочип, и больший внешний участок, в который помещают двухстороннюю схему, причем полость выполняют в корпусе карты, противоположном стороне подложки с электропроводящей краской, наносимой трафаретным способом для печатания антенны, а при фрезеровании открывают контактные подкладки микрочипа,
устанавливают модуль при помощи клея для закрепления модуля и клея, содержащего серебро, для соединения модуля с контактными подкладками и позиционируют модуль в указанной полости.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительного варианта воплощения со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:
Фиг.1А-1С изображают различные этапы трафаретной печати антенны на обложку, согласно изобретению;
Фиг.2 изображает подложку с антенной, нанесенной путем трафаретной печати перед этапом ламинирования, согласно изобретению;
Фиг.3 изображает чип-карту в конце процесса изготовления, согласно изобретению;
Фиг.4 изображает разрез по линии IV-IV на фиг.3 чип-карты (общий вид), согласно изобретению.
Описание предпочтительного варианта воплощения изобретения
Способ изготовления чип-карты в соответствии с настоящим изобретением. Подложку выполняют на листе волокнистого материала, такого как бумага. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения антенна наносится трафаретным способом на этот материал в несколько этапов, в порядке, обратном классическому способу трафаретной печати. Первый этап (фиг.1А) включает нанесение трафаретным способом двух контактных подкладок 10 и 12 для соединения антенны с модулем и электрической перемычки 14, называемой "кросс-овер", для последовательного соединения двух витков. Во время второго этапа (фиг.1В) трафаретным способом поверх электрической перемычки 14 наносят изоляционную полосу 16. Во время третьего и последнего этапа трафаретной печати наносят два витка 18 и 20. Один конец витка 18 соединяют с контактной подкладкой 10, а другой - с электрической перемычкой 14. Виток 20 наносят трафаретным способом печати от электрической перемычки 14 до контактной подкладки 12.
После нанесения антенны трафаретным способом на подложку, последнюю разрезают по размерам карты. В соответствии с предпочтительным вариантом выполнения в каждом углу подложки делают вырез 22 (фиг.2). Этот вырез способствует прямой спайке между корпусами карты во время этапа ламинирования.
Ламинирование осуществляют путем горячего прессования. В предпочтительном варианте для каждого корпуса карты используют два слоя из пластика. Обычно в качестве такого пластика применяют поливинилхлорид (ПВХ), полиэстер (ПЭ, ПЭГ), поликарбонат (ПК) или акрилонитрилбутадиенстирол (АБС). В предпочтительном варианте выполнения применяют ПВХ. Два слоя имеют разную жесткость. Внешний слой выполняют из жесткого ПВХ, а внутренний слой, имеющий контакт с подложкой антенны, - из мягкого ПВХ с меньшим значением точки Виката (температура, при которой ПВХ переходит из твердого состояния в каучукообразное состояние). Оба слоя могут иметь разную толщину. Например, каждый из корпусов карты состоит из внешнего слоя, выполненного из жесткого ПВХ, толщиной около 310 микрон, и из внутреннего слоя, выполненного из мягкого ПВХ, толщиной около 80 мкм. Подложка антенны выполнена из бумаги и имеет толщину примерно 125 мкм. В соответствии с другим примером выполнения, являющимся предпочтительным, каждый из корпусов карты состоит из трех слоев. В данном случае на внешний слой корпусов карты во время печати наносят покрытие из прозрачного листа ПВХ или из слоя лака для защиты напечатанного текста. Это покрытие имеет толщину примерно 40 мкм, внешний слой корпуса карты имеет в этом случае толщину примерно 275 мкм и внутренний слой - толщину примерно 40 мкм.
Во время этапа ламинирования набирают стопку различных слоев ПВХ, образующих корпуса карты и подложку антенны. Затем сэндвич помещают в пресс для ламинирования. Он проходит в нем термическую обработку при температуре, превышающей 100°С, а предпочтительно - 150°С. Одновременно его подвергают прессованию для спайки различных слоев. При одновременном воздействии нагревания и прессования внешний слой ПВХ размягчается, а внутренний слой, образованный ПВХ с более низкой точкой Виката, становится текучим. Ставший текучим слой ПВХ покрывает своей массой трафаретную краску антенны, что обеспечивает последней более высокую прочность при механических напряжениях, возникающих при использовании чип-карты. Кроме того, повышается степень прилипания антенны к корпусу карты. Это прилипание можно еще повысить путем применения двухстороннего адгезива, чувствительного к прессованию и помещаемого между корпусами карты и антенной.
Выполненные в углах подложки антенны вырезы 22 позволяют двум слоям ПВХ соприкасаться друг с другом. При блокировке углов путем пайки между двумя корпусами карты все механические напряжения передаются внутрь карты. Однако в случае использования бумаги, последняя обладает слабой силой внутреннего сцепления. При воздействии усилий сдвига сердцевина бумаги имеет тенденцию к расслоению. При значительных усилиях карта раскрывается вплоть до расслоения на две части (часть, содержащая антенну, соединенную с модулем, продолжает функционировать). Таким образом, учитывая свойства бумаги и ее внутреннее сцепление, можно использовать это физическое свойство для изготовления карты с встроенным модулируемым маркером напряжений. В соответствии с требованиями клиента расслаивание может быть более быстрым или более медленным с возможностью визуального обнаружения ограниченного сгиба карты при расслоении бумаги внутри нее.
Следующий этап включает фрезерование полости, в которую помещают модуль, содержащий микрочип и двухстороннюю схему. При помощи фрезерования также открывают контактные подкладки для соединения антенны с модулем. Чтобы избежать повреждения трафаретного отпечатка антенны, фрезерование выполняют в корпусе карты, противоположном стороне подложки антенны с трафаретным отпечатком антенны, то есть в корпусе карты, соприкасающемся со стороной подложки без трафаретного отпечатка антенны. Во время фрезерования подложку антенны обрабатывают до нанесения краски. Кроме того, поскольку краска покрывается массой ПВХ внутреннего слоя корпуса карты, ей не грозят такие повреждения, как трещины или стирание. В случае чип-карты, выполненной в формате ISO, с нормативной установкой микрочипа на карте, обратная трафаретная печать антенны и фрезерование полости в корпусе карты, соприкасающемся со стороной подложки без трафаретного отпечатка, позволяют устанавливать модуль в нормативном месте, сохраняя целостность антенны, нанесенной трафаретным способом.
Установку модуля выполняют при помощи клея. При этом используют два разных клея. Первый клей является электропроводящим и обеспечивает соединение модуля с контактными подкладками антенны. Предпочтительно это клей, содержащий серебро. Второй клей предназначен для закрепления модуля на карте. В соответствии с одним из вариантов выполнения используют цианоакрилатный клей. Можно также использовать клей "хот-мелт" (горячего смешивания) в виде пленки, которую наносят на нижнюю часть модуля перед его установкой в карте. По завершении этого этапа получают карту (фиг.3). Корпуса карты соединяют между собой путем термопайки углов, где перед этим были выполнены вырезы 22 на подложке антенны. Модуль 26 установлен в нормативном месте, принятом для чип-карт типа ISO.
На фиг.4 показан поперечный разрез чип-карты. Карта содержит подложку антенны 28 из волокнистого материала, вставленную между двумя корпусами карты. Каждый корпус карты содержит покрытие 30 из прозрачного листа ПВХ или из слоя лака, внешний слой 32 из жесткого ПВХ и внутренний слой 34 из мягкого ПВХ. Виток 36 и контактные подкладки 38 находятся внутри массы ПВХ внутреннего слоя 34 корпуса карты. В полости, выполненной путем фрезеровки в корпусе карты, противоположном стороне подложки с антенной, устанавливают двухстороннюю схему 40 и микрочип 42, защищенный слоем изоляционной смолы (не показан). Модуль соединен с контактными подкладками 38 антенны при помощи слоя электропроводящего клея 44, содержащего серебро. Слой 46 цианоакрилатного клея обеспечивает закрепление модуля на карте.
Способ в соответствии с настоящим изобретением позволяет изготавливать карту, обладающую двумя основными качествами, привлекательными для пользователей: предохранение электрических элементов придает этой карте большую прочность, а способность волокнистых материалов, таких как бумага, расслаиваться позволяет в случае потери карты проверить, не подвергалась ли она интенсивным сгибам в незаконных целях.
1. Способ изготовления комбинированной контактной-бесконтактной чип-карты, содержащей подложку антенны из волокнистого материала, такого как бумага, и корпус карты на каждой стороне указанной подложки антенны, заключающийся в том, что изготавливают антенну путем печатания витков по трафарету при помощи полимерной электропроводящей краски на подложке из волокнистого материала и термической обработки подложки для спекания краски, ламинируют подложку антенны, при этом припаивают путем горячего прессования на каждую сторону подложки по меньшей мере два листа пластика, образующие корпус карты, осуществляют фрезерование в одном из корпусов карты полости для установки модуля, содержащего микрочип и двухстороннюю схему, при этом полость содержит меньший внутренний участок, в который помещают микрочип, и больший внешний участок, в который помещают двухстороннюю схему, причем полость выполняют в корпусе карты, противоположном стороне подложки с электропроводящей краской, наносимой трафаретным способом для печатания антенны, а при фрезеровании открывают контактные площадки микрочипа, устанавливают модуль при помощи клея для закрепления модуля и клея, содержащего серебро, для соединения модуля с контактными площадками, и позиционируют модуль в указанной полости.
2. Способ изготовления чип-карты по п.1, в котором используют два листа пластика для каждого из корпусов карты с каждой стороны подложки антенны из волокнистого материала, которые имеют разную жесткость.
3. Способ изготовления чип-карты по п.1 или 2, в котором при изготовлении антенны в углах подложки антенны выполняют вырезы для спайки двух корпусов карты, при этом изготовленная карта имеет предпочтительную зону расслаивания, позволяющую впоследствии обнаружить преднамеренную порчу карты.
4. Способ изготовления чип-карты по п.3, в котором при изготовлении антенны путем трафаретной печати при помощи полимерной краски на подложку наносят контактные подкладки для соединения антенны с модулем и электрическую перемычку, путем трафаретной печати при помощи диэлектрической краски поверх электрической перемычки наносят изоляционную полосу, путем трафаретной печати при помощи полимерной краски на подложку наносят по меньшей мере два витка антенны, при этом один из концов этих двух витков соединяют с одной контактной подкладкой, а другой - с электрической перемычкой, что обеспечивает выполнение антенны с двумя последовательно соединенными витками.
5. Способ изготовления чип-карты по п.4, отличающийся тем, что лист, образующий внешний слой корпуса карты, является более жестким, чем лист, образующий внутренний слой корпуса карты, при этом внутренний слой отличается низкой точкой Виката.
6. Способ изготовления чип-карты по п.5, отличающийся тем, что каждый из двух листов, образующих корпус карты, имеет разную толщину.
7. Способ изготовления чип-карты по п.6, в котором внешний лист пластика является более толстым, чем внутренний лист пластика.
8. Способ изготовления чип-карты по п.7, в котором во время горячего прессования подложки антенны на каждый корпус карты добавляют третий лист пластика или слой лака, выполняющий роль покрытия.
9. Способ изготовления чип-карты по п.8, в котором в качестве материала для корпусов карты используют материал, выбранный из группы, состоящей из поливинилхлорида (ПВХ), полиэстера (ПЭ), поликарбоната (ПК) или акрилонитрилбутадиенстирола (АБС).
10. Способ изготовления чип-карты по п.9, в котором клей для закрепления модуля является цианоакрилатным клеем, наносимым на полости перед установкой модуля.
11. Способ изготовления чип-карты по п.9, в котором применяемый для закрепления модуля клей является клеем "хот-мелт" в виде пленки, которую наносят на нижнюю часть модуля до его установки в карту.
