ES2208314T3 - Procedimiento de fabricacion de tarjetas sin contacto por laminacion. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de tarjetas sin contacto por laminacion.Info
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Abstract
Procedimiento de fabricación de un objeto portátil con forma de tarjeta que contiene: un cuerpo de objeto que cuenta con una lámina de apoyo (12) plástica, una lámina de incorporación (18) plástica, así como una primera (19) y una segunda (20) lámina externa de recubrimiento; una antena (11) dotada de dos bornes (13) de antena; y un chip (14) de circuitos integrados que cuenta con dos patillas (15) de conexión; dicho chip (14) está incorporado en la lámina de incorporación (18), cada una de dichas dos patillas (15) de conexión está conectada de forma eléctrica a un borne (13) de antena; dicho procedimiento cuenta con la siguiente fase, según la cual el chip (14) y la antena (11) se colocan en la lámina de apoyo (12); y está caracterizado en que cuenta además con las siguientes fases, en las que: la lámina de apoyo (12) sobre la que se ha colocado el chip (14) se lamina con la lámina de incorporación (18) para obtener un primer conjunto laminado en el que el chip (14) queda incorporado en lalámina de incorporación (18); y, en una fase posterior; el primer conjunto laminado se recubre con la primera (19) y la segunda (20) lámina externa de recubrimiento.
Description
Procedimiento de fabricación de tarjetas sin
contacto por laminación.
El presente invento hace referencia a un proceso
de fabricación de objetos portátiles con formato de tarjeta,
especialmente objetos que constan por una parte de un cuerpo de
objeto de plástico formado por láminas plásticas, cubiertas a su
vez por láminas externas de recubrimiento u "overlays" y por
otra parte, de una antena cuyos dos bornes están conectados a las
patillas de conexión de un chip de circuitos integrados que se
encuentra encartado en el cuerpo de la tarjeta.
Estos objetos portátiles con formato de tarjeta
pueden funcionar sin contactos eléctricos a través de un
acoplamiento inductivo entre la antena del cuerpo de la tarjeta y
la de un lector asociado. Se utilizan especialmente como billetes
de transporte o como insignias de identificación para acceder a
locales protegidos.
El proceso clásico de fabricación se ilustra en
las figuras 1 y 2 de los dibujos anexos.
En primer lugar, se imprimen láminas de
policarbonato (PC) en cuatricromía offset. Se imprime una primera
lámina 1 de PC por el anverso y una segunda lámina 2 se imprime por
el reverso.
Por otro lado, se coloca un número determinado de
chips 3, dotados previamente de unas protuberancias 4, sobre una
lámina de apoyo 5 de policloruro de vinilo (PVC), de forma que las
patillas de conexión de cada uno de dichos chips 3 se conecten
eléctricamente a los bornes de una antena 6 serigrafiada en la
superficie de la lámina de apoyo 5. Se coloca una resina de sellado
7 en el lugar de las conexiones y en la cara activa del chip 3.
A continuación, después de serigrafiar un
adhesivo termoactivable sobre cada lámina, se realizan una serie de
superposiciones en el siguiente orden: una primera lámina externa
de revestimiento 8, la segunda lámina 2 de PC, la lámina de apoyo 5
que contiene el chip 3 y la antena 6, una lámina 9 de incorporación
del chip 3, la primera lámina 1 de PC y una segunda lámina externa
de revestimiento 10. Las láminas 5, 9, 8 y 10 son láminas de PVC.
El resultado es un conjunto de superposiciones en el que el grosor
de las diferentes láminas es como sigue:
| - primera lámina externa de | |
| \hskip1mm revestimiento: | 50 \mum |
| - primera lámina de PC: | 150 \mum |
| - lámina de incorporación: | 300 \mum |
| - lámina de apoyo: | 190 \mum |
| - chip: | 260 \mum |
| - segunda lámina de PC: | 150 \mum |
| - segunda lámina externa de | |
| \hskip1mm revestimiento: | 50 \mum |
A continuación, todo el conjunto se somete a un
primer y posteriormente a un segundo laminado en caliente,
siguiendo unos ciclos de presión y temperatura determinados. El
primer laminado, que se realiza a una temperatura aproximada de
unos 140°C, sirve para pegar las láminas que forman el conjunto
mediante la activación del adhesivo termoactivable y para hacer que
los chips 3 se incorporen a la lámina de incorporación 9, mientras
que el segundo laminado, que también se realiza a una temperatura
de unos 140°, sirve para mejorar por una parte, la adhesión de las
diferentes láminas del conjunto y por otro, el estado de la
superficie de dicho conjunto.
A continuación, el conjunto laminado se corta y
finalmente se obtienen objetos portátiles con formato de tarjeta,
que se ajustan a la definición de la norma ISO
7816-1, es decir, cuentan con unos 0,760 mm de
grosor, 85 mm de largo y 54 mm de ancho.
Sin embargo, el procedimiento que acabamos de
describir conlleva algunos inconvenientes.
Es necesario contar con dos materiales
termoplásticos principales: el PC y el PVC. Ahora bien, la
temperatura de transición vítrea del PC, que es de unos 150°C, es
superior a la temperatura de transición vítrea del PVC, que es sólo
de unos 70°C. Como consecuencia, el PC no alcanza su temperatura de
transición vítrea durante el primer y el segundo laminado. Este es
el motivo por el cual se hace necesario pegar las diferentes láminas
entre sí mediante un adhesivo.
Asimismo, es difícil asegurar la perfección de la
impresión en offset del PC, al igual que el corte de este material
plástico, que es el causante de las imperfecciones en el campo de
las tarjetas.
Por supuesto, para resolver los inconvenientes
del procedimiento descrito arriba, se ha pensado en sustituir las
láminas de PC por láminas de PVC. Sin embargo, las tarjetas que se
hubiesen obtenido habrían mostrado en su superficie y en la
vertical por encima y por debajo del chip, defectos de aspecto
consistentes en marcas blanquecinas, que en estos lugares están
debidas a una polimerización/despolimerización del PVC de las
diferentes láminas del conjunto laminado y especialmente, las
láminas de recubrimiento, en unas condiciones específicas
diferentes a las existentes en el resto del cuerpo de la
tarjeta.
Téngase en cuenta que la demanda de patente EP 0
706 152 se refiere a una tarjeta inteligente de contactos que
cuenta con una capa de apoyo. Un chip se monta sobre la capa de
apoyo siguiendo la técnica "flip chip". El chip queda rodeado
por una capa central. La capa central está recubierta por una capa
de recubrimiento. A continuación, el conjunto resultante se lamina
en una sola fase.
Asimismo, teniendo en cuenta lo anterior, el
problema que pretende resolver el invento es la realización de un
procedimiento de fabricación de un objeto portátil en formato de
tarjeta que contenga: un cuerpo de objeto formado por una lámina de
apoyo de plástico, una lámina de incorporación de plástico, así
como una primera y una segunda lámina externa de recubrimiento;
una antena dotada de dos bornes de antena; y
un chip de circuitos integrados dotado de dos
patillas de conexión, donde dicho chip se incorpora en la lámina de
incorporación y cada una de dichas dos patillas de conexión se
conecta eléctricamente a un borne de antena;
dicho procedimiento cuenta con la siguiente fase,
según la cual:
se coloca el chip en la lámina de apoyo;
procedimiento que resuelve los inconvenientes
mencionados arriba y especialmente, que permite evitar el empleo de
PC sin que las tarjetas obtenidas presenten defectos de
aspecto.
Teniendo en cuenta este problema, la solución del
invento se centra en un procedimiento como el mencionado arriba,
caracterizado en que consta de las
siguientes etapas, según las cuales:
siguientes etapas, según las cuales:
la lámina de apoyo, en la que se ha colocado el
chip, se lamina con la lámina de incorporación para obtener un
primer conjunto laminado en el que el chip está incorporado a la
lámina de incorporación; y en una fase posterior,
el primer conjunto laminado se recubre con la
primera y la segunda lámina externa de recubrimiento.
Esta actuación en dos fases, donde se obtiene un
primer conjunto laminado de PVC y donde después, este primer
conjunto se recubre de las láminas de recubrimiento, es posible
utilizar un único plástico para la fabricación de las láminas del
objeto portátil con formato de tarjeta, y especialmente, evitar la
utilización del PC sin que la tarjeta presente defectos de
aspecto.
La exposición que sigue, que no tiene carácter
limitativo, permitirá comprender mejor la forma en la que se puede
poner en práctica el invento.
Se ha redactado respecto a los dibujos anexos, en
los que:
- la figura 1 ilustra, a través de un corte
transversal dividido, un procedimiento de fabricación de tarjeta
según el arte anterior;
- la figura 2 muestra, a través de un corte
transversal, una tarjeta obtenida según un procedimiento del arte
anterior;
- la figura 3 ilustra, a través de un corte
transversal, una etapa de laminado de un procedimiento de
fabricación de una tarjeta según el invento;
- la figura 4 muestra, a través de un corte
transversal, el primer conjunto obtenido siguiendo la fase de
laminado del invento;
- la figura 5 ilustra, a través de un corte
transversal dividido, una etapa de laminado del primer conjunto con
las láminas de recubrimiento según el invento y;
- la figura 6 ilustra, a través de un corte
transversal, una tarjeta obtenida mediante un procedimiento según
el invento.
El propósito del invento es la fabricación de
objetos portátiles inteligentes con formato de tarjeta. Estos
objetos se definen en las normas ISO7810, ISO7816, en el proyecto
de norma ISO14443 y en las normas ETSI/GSM11.11 y
ESTI/GSM11.14.
Para llevar a la práctica de forma ventajosa la
fabricación de estos objetos, se utilizan láminas de grandes
dimensiones. Por ejemplo, las mencionadas láminas tienen un ancho
de unos 22 cm y un largo de unos 32 cm. De esta forma, se puede
obtener rápidamente un elevado número de tarjetas después del
corte. En el ejemplo anterior, la cifra ronda las 10.
Sin embargo, para facilitar la lectura de la
siguiente exposición, el invento se describirá en base a la
fabricación de una única tarjeta.
Según el invento, para la fabricación de una
tarjeta, se serigrafía una antena 11 en la superficie de una lámina
de apoyo 12.
La lámina de apoyo 12 es de plástico, más
concretamente, termoplástico y cuenta con las ventajas del PVC, que
tiene una temperatura de transición vítrea de unos 70°C. Su grosor
ronda los 190 \mum.
Por ejemplo, la antena 11 adopta la forma de una
espiral de tres espiras de una tinta conductora de base epoxi, con
partículas de plata y cuyas extremidades constituyen dos bornes 13,
situados uno cerca del otro.
En una fase posterior, se coloca un chip 14 con
circuitos integrados en los bornes 13 de la antena 11 para conectar
las patillas 15 de contacto de dicho chip 14 con los bornes 13 de
dicha antena 11.
Un chip de este tipo 14 es sensiblemente
paralelepípedo y rectángulo con 260 \mum de grosor y 2 mm de
lado. Contiene una cara activa formada por al menos dos patillas 15
de contacto. Estas patillas 15 cuentan a su vez con protuberancias
16 o "bumps" realizadas en un polímero conductor termoplástico
o termoendurecible como un polímero de base epoxi con partículas de
plata.
Se coloca una resina 17 de sellado en forma
liquida sobre el lado del chip 14 que corresponda con su cara
activa. Esta resina de sellado migra por capilaridad por debajo del
chip 14, envuelve los elementos de conexión, es decir, las patillas
15 de contacto, las protuberancias 16 y los bornes 13 de la antena
11 y sella el chip 14 a la lámina de apoyo 12.
A continuación y como muestra la figura 3, en la
lámina de apoyo 12, sobre la que se ha colocado el chip 14, se
superpone una lámina de incorporación 18. Esta lámina 18 es una
lámina de plástico, concretamente de termoplástico; un
termoplástico que tiene la ventaja de contar con una temperatura de
transición vítrea baja. Se trata del PVC, cuya temperatura de
transición vítrea ronda los 70°C.
El conjunto de superposiciones que se obtiene de
esta forma se lamina, según el invento, a una temperatura de unos
140°C y bajo presión, de acuerdo con un ciclo determinado. Por
ejemplo, el conjunto se somete a una temperatura de 140°C y a una
presión de 10 bar durante 10 minutos y después, la presión aumenta
durante 7 minutos hasta alcanzar los 100 bar, donde dicha presión
se estabiliza durante 4 minutos. Entonces, la temperatura desciende
a 20°C y en ese momento, el conjunto se somete a una presión de 200
bar durante 18 minutos.
En la figura 4, se recoge el primer conjunto
laminado obtenido. En este primer conjunto, el chip 14 está
incorporado en la lámina 18 de incorporación; esta lámina 18 ha
sido sometida a su vez a unas condiciones de temperatura y de
presión determinadas, que han hecho que sufra una fusión que
permite la integración de dicho chip 14. Este primer conjunto
laminado se denomina "inlet". Se puede almacenar y manipular
sin ningún riesgo para el chip 14 o para la antena 11, ya que estos
elementos están completamente encartados en dicho conjunto.
En otra etapa, según el invento, se imprime una
primera 19 y una segunda 20 lámina de recubrimiento en cuatricromía
offset y en imágenes denominadas inversas, la primera lámina 19 por
el reverso y la segunda 20 por el anverso. Estas láminas 19 y 20
son de plástico, concretamente de termoplástico, que ventajosamente
es el PVC. Su grosor es de unos 50 \mum.
Como muestra la figura 5, el primer conjunto
laminado se recubre con las dos láminas de recubrimiento, 19 y 20.
La primera lámina 19 cubre directamente la lámina de incorporación
18 y la segunda lámina 20 cubre directamente la lámina de apoyo 12,
los lados impresos de dichas láminas 19 y 20 están en contacto con
dichas láminas 18 y 12, respectivamente. Esta etapa, en la que se
recubre el primer conjunto laminado, puede tener la ventaja de
contar con un segundo laminado de dicho primer conjunto con las
láminas 19, 20. Este segundo laminado se realiza según un ciclo de
temperatura y de presión del tipo mencionado anteriormente, que
permite que las dos láminas de recubrimiento se suelden con el
primer conjunto laminado. En la práctica, la temperatura que se
alcanza durante este ciclo ronda los 140°C.
A continuación, se obtiene un segundo conjunto
laminado que puede cortarse con la forma de una tarjeta.
En realidad, las tarjetas obtenidas sólo cuentan
con cuatro grosores principales constituidos por las láminas 19,
12, 18 y 20, con un chip que se encuentra sobre la lámina 12 y que
se incorpora en la lámina 18. Todos estos grosores tienen la
ventaja de estar constituidos del mismo material plástico: el
PVC.
Claims (4)
1. Procedimiento de fabricación de un objeto
portátil con forma de tarjeta que contiene:
un cuerpo de objeto que cuenta con una lámina de
apoyo (12) plástica, una lámina de incorporación (18) plástica, así
como una primera (19) y una segunda (20) lámina externa de
recubrimiento;
una antena (11) dotada de dos bornes (13) de
antena; y
un chip (14) de circuitos integrados que cuenta
con dos patillas (15) de conexión; dicho chip (14) está incorporado
en la lámina de incorporación (18), cada una de dichas dos patillas
(15) de conexión está conectada de forma eléctrica a un borne (13)
de antena;
dicho procedimiento cuenta con la siguiente fase,
según la cual
el chip (14) y la antena (11) se colocan en la
lámina de apoyo (12); y está caracterizado en que cuenta además con
las siguientes fases, en las que:
la lámina de apoyo (12) sobre la que se ha
colocado el chip (14) se lamina con la lámina de incorporación (18)
para obtener un primer conjunto laminado en el que el chip (14)
queda incorporado en la lámina de incorporación (18); y, en una
fase posterior;
el primer conjunto laminado se recubre con la
primera (19) y la segunda (20) lámina externa de recubrimiento.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado en que la lámina de apoyo (12), la lámina de
incorporación (18), la primera (19) y segunda (20) lámina externa
de recubrimiento son termoplásticos de policloruro de vinilo.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado en que la primera lámina de recubrimiento (19)
cubre directamente la lámina de incorporación (18) y en que la
segunda lámina de recubrimiento (20) cubre directamente la lámina
de apoyo (12).
4. Procedimiento según las reivindicaciones 1, 2
ó 3, caracterizado en que la etapa según la cual el primer
conjunto laminado se recubre con la primera (19) y segunda (20)
lámina externa de recubrimiento, se acompaña de un laminado del
primer conjunto laminado con dichas primera (19) y segunda (20)
láminas de recubrimiento.
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