CN1116655C - 具有两种连接方式的集成电路卡 - Google Patents

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Abstract

本发明的具有两种连接方式的集成电路卡包括一个卡片体，在该卡片体上埋设有用于连接到一触点连接件(1)上以将它连接于一组件的连接电路，所述组件包括一连接于导电区域(18)的集成电路(6)，所述连接电路以与导电区域(18)对齐的方式延伸并借助于横穿卡片体的各导电件(10，11)与之相连接。

Description

具有两种连接方式的集成电路卡
技术领域
本发明涉及一种具有两种连接方式的集成电路卡。
背景技术
具有两种连接方式的卡片是指一种既可通过含有触点的连接件，即通过与板外侧面齐平的接触区域的金属连接件，或者通过无触点连接件与一种设备相连接的卡片。对于无触点的连接而言，这种卡片包括如一个感应环、一个无线电天线或者一个光耦合件那样的无触点耦合件通过嵌埋在卡片内的一个连接电路与通常在集成电路中所包含的一个界面相连接。
欧洲专利文件EP 682,321揭示了一种具有两种连接方式的集成电路卡，它包括一个集成电路卡卡片体，该卡片体嵌埋有一个与一组件相连接的天线，该组件包括一个与支承膜片所含导电区域相连接的集成电路，该天线具有与导电区域对齐的两端。该专利文件提供了被直接嵌入与天线两端接触的组件的该导电区域。这便产生了一个问题：由于组件定位必须十分精确，因而与高生产率的制造不相容。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有两种连接方式的集成电路卡，可以低成本和高生产率地提供在无触点耦合件的一个连接电路与包含连接于支承膜片所含导电区域的集成电路的一个组件之间连接。
本发明的具有两种连接方式的集成电路卡，它包括一卡片体，其上埋设有一个用于将一无触点连接件连接于一组件的连接电路，所述组件包括一个与由一支承膜片支承的导电区域相连接的集成电路，所述连接电路与用于构成无触点连接的导电区域对齐的方式延伸，并通过设置在数个孔中的导电材料连接于所述导电区域，所述孔的横截面至少在它们的高度一部分上从各孔底部向其开口增大。
附图说明
下面通过参照附图对数个都具有相同创造性构思的本发明非限制性的具体实施例的描述可以清楚地了解本发明的特点和优点，在这些附图中：
图1是构成本发明的一个实施例的卡片体中的各板片的分解立体图；
图2是在制作本发明第一实施例的卡片的中间步骤中在图1的剖面线II-II上的比例放大的部分剖面图；
图3是一个在后一个步骤时与图2剖面图相似的剖面图；
图4相应于本发明第一实施例的一个集成电路组件的经部分切去的立体图；
图5是在将集成电路组件嵌入定位后的一个与图2剖面图相似的剖面图；
图6示出一个与第一实施例有关的变型；以及
图7至图19是本发明其它各种实施例的部分剖面图。
具体实施方式
参照图1至6，本发明的具有两种连接方式的集成电路卡是由支承板2所含具有天线1形式的无触点连接件和以总标号3给出的一个组件(见图4和5)组成，该组件包括与通过导线7连接于集成电路6的导电区域5相配以提供接触连接件的一个支承膜片4和通过导线19连接于集成电路6以提供具有包含在集成电路6中的一个无触点界面的数个连接件的导电区域18。集成电路6和连接导线7及连接导线19嵌埋在一树脂块8中。
天线1具有构成一连接电路的彼此相邻的两端，以将由天线构成的无触点连接件连接于组件的导电区域18。对于光耦合件来说，这种连接电路可以由在支承板上以相似方式延伸的数个导电轨道构成。作为例子，连接电路可以用传统的印刷电路技术由铜导电轨道构成。
在本发明的第一实施例中，连接垫子11是在天线的两端上形成并从天线的两端突出(见图2)。连接垫子11可通过丝网印制在导电聚合物或者通过机械堆焊金属滴制成。它们也可以电镀层的形式或者采用粘结剂(一种导电粘结剂)或者在连接印刷电路上焊接金属垫子甚至通过化学腐蚀或机械加工一厚轨道来制成。
在此实施例中，该导电区域18是被组件3的外侧面支承。集成电路组件3的支承膜片4具有数个面对接触区域18的孔9并设有数个例如由一种含有导电颗粒的聚合物构成的导电材料制成、并从支承膜片4的一个面离接触区域18的表面伸出的连接垫子10。对于由导电材料制成的连接垫子10而言，在将组件结合进本发明的集成电路卡之前材料较理想是处于塑性状态。
为了能够提供在组件的导电区域18与天线1的两端之间的连接，使在组件的支承膜片上的孔9布置成可使它们在集成电路组件3埋入卡片中时与连接垫子11对齐。
在图示的实施例中，由于天线1的支承板2是用一种加强合成材料，例如用一种玻璃纤维或者聚酯纤维加强的环氧树脂制成，而天线1在支承板2上制成卡片的形式。在此实施例中，支承板2具有一个开孔12，其横向直径D大于含有集成电路6的树脂块8的横向直径d(见图5)。
为了将本发明的电路板制作成如图5所示那样，使用于天线1的支承板2的两表面上初始覆盖着绝缘材料板。通过滚压将例如PVC那样的热塑材料挤压到支承板2上以使绝缘材料板13粘结到支承板2上并流动以均匀方式填充支承板2的通孔12。填充通孔12的材料还起到将支承板2埋入由软化薄板13形成的热塑材料的大部分中的作用。这样就获得如图2的剖面图所示的夹层结构。
然后在以这样方法制成的卡片体上挖出一个凹腔14(见图3)。该凹腔14具有一个直径较小、深度较深的用于容纳组件3的树脂块8的中央部分15和一个直径较大、深度较浅的用于容纳组件3的支承膜片4和导电区域5的周边部分16。关于这一点，可注意到是将连接垫子11的高度设计成当制成凹腔部分16时该天线连接垫子11伸入凹腔的底部。由于制成伸出天线两端的连接垫子，就可以以普通的公差加工凹腔而不会有损坏天线的危险。在本文中，应注意到，给定的将连接电路定位在支承板上的定位精度以及给定的制作凹腔的公差在目前证明仅仅70微米的额外厚度就可以满足要求。
还应注意到，在支承板2上的其横向直径大于组件3的树脂块的横向直径的一个开孔12使在大量的均匀材料上形成凹腔成为可能，因此就可使用一种特定适用所述材料的刀具。而且，围绕凹腔部分15的均匀塑性材料用作埋置支承板2的开孔12的边缘，由此给卡片提供了可克服无论在制造还是使用的各种操作过程中所受到的作用力的理想强度。板13较理想具有这样确定的厚度，即在滚压后天线1处于电路板的中性的纤维附近。这就避免了当天线1不在中性的纤维上时由于膨胀差异而产生的卡片体弯曲现象。无触点连接件的天线1或者连接电路还可直接在热塑材料板上制成。在本文中，然而应注意到，在滚压过程中，在施加到塑性材料上的压力作用下材料流动的同时，由垫子11构成不均匀的质体趋向朝卡片中央转移(如图6中所示)。这种变形使热塑材料流动到与垫子11对齐的较大范围。这就使通常印制在板13的外侧面的装饰歪曲。为避免这样的变形，因此设置含有装饰并且其软化温度高于滚压温度的中间板是有利的。中间板20用一种经加热可活化的粘结剂涂覆，而且较理想是用透明的保护板覆盖。
在制作成凹腔后，例如将少量的粘结剂17置放在凹腔底部而将组件3埋设在卡片中，这种粘结剂渗出到树脂块8与凹腔14壁之间的间隙中。在将组件3置放进卡片内定位的同时，置放在支承膜片4的孔9内的导电材料10如图5所示那样被压缩，并提供与连接垫子11的接触，这样就形成在导电区域18和天线1之间的导电件。如图5所示，经压缩的连接垫子10横向伸出孔9，因此即使在组件嵌入定位时连接垫片未准确与它对齐也可提供与垫子11的充分接触。当在将组件嵌入定位之前导电材料10处于塑性状态时，一旦组件在合适位置上使导电材料随着温度下降而变硬以确保连接的更大的可靠性是更为理想的。在本文中，应注意到，在此实施例中不需要采用与天线两端连接的导电区域18来与一机器进行接触，虽然它们面向组件的外侧即离开集成电路6。在这样的情况下，采用与天线连接的导电区域18只是为了提供天线两端与相应导线19之间的桥接。
图7示出一第二实施例，在该实施例中起到提供集成电路6与天线两端之间桥接作用的导电区域18此时是设置在含有集成电路6的支承膜片4的同一表面上。
在此例中，组件较理想是具有与导电区域18对齐的孔22，这些孔可在将组件埋置定位时使加热工具插入与导电区域18接触。然而可用可熔化的导电材料，例如一种如在专利文件FR-A-2,726,001中所述的包含不同熔点的金属颗粒的导电材料来有利地制成用作将导电区域18连接于天线1两端的连接垫子10及连接垫子11，由此可提供高温粘结并获得在导电区域和天线之间的电阻特别低的连接。
另外，在此实施例中，该组件由设置于凹腔14的底部16上的长滴粘结剂23固定，该长滴与连接垫子11对齐而中断。
这种连接也可在将组件固定在凹腔内之前在凹腔底部内的垫子11显露端上敷涂导电聚合物滴得以实现。在这种情况时，导电区域18并不设置连接垫子10。在两种情况下并为了限定粘结剂的位置和导电材料的位置，较理想是在将组件埋入定位之前，如图8(是凹腔的平面视图)中所示那样在凹腔底部16上形成数个槽。将槽24设置成横穿垫子11的两端，而在槽24的两侧上形成槽25。槽24和25的深度要适合于所用材料的种类以便当将组件埋入定位时使相对表面被相应的材料适当沾湿。具体说，当将导电材料固定在组件的接触区域上时，重要的是槽24要比槽25深以便导电材料不会妨碍实现与组件面对粘结剂的部分的接触。
图9是卡片的通过组件和无触点连接件之间的连接件的部分剖面图，它示出本实施例的一个变型。在这个变型中，支承膜片4的外侧面支承导电区域18，而支承膜片具有与垫子11对齐的数个孔。导电垫子26可以是刚性的或者由热塑材料制成，它固定在膜片的各孔内并成平面，以使其底面与膜片的底面平齐。借助于热塑材料27滴提供垫子26和垫子11之间的连接。
在图5的实施例中，如同在图7的实施例那样，可以提供一个刚性导电材料的突耳10，该突耳在将组件埋入定位的同时被加热然后穿入熔融的导电材料的连接垫子11中。
图10示出另一个变型，其中由一个导电的弹性嵌件28，例如一个由一种弹性体制成的、其基本部分导电或者已敷涂有导电镀层或导电粉剂的嵌件提供在导电区域18和垫子11之间的连接。
图11示出另一个变型的实施例，其中支承膜片4和导电区域18具有向组件的外侧面敞开的穿孔。在将组件埋入定位之前将一滴熔融的导电聚合物或者导电的弹性嵌件29置放到垫子11上。在将组件埋入定位后，这样的布置可以整平从孔向着组件外侧突出的导电材料。也可在将组件安装在卡片上后将导电材料(具有固体或者半固体形式)嵌入孔中。
然而对于彼此对准的接触区域5和18(如图11所示)来说，使在接触区域5中的孔的边缘绝缘或者采用一个不到达接触区域5或包含一个面对接触区域5的绝缘部分的导电元件是合适的，这样可避免在导电区域5和8之间形成短路。
图12示出一第三实施例，其中天线1不再由设置在两块热塑板之间的环氧树脂支承板支承，而是直接在热塑板上形成，就能满足用同类的另一块板来覆盖其天线支承面从而获得具有均匀材料的卡片体的要求。
此外，在此第三实施例中，刚性导电件提供了导电垫片18和天线1之间的连接，在这种情况时，螺钉30穿过导电区域18和天线1的相应两端。在此例中，是在将组件固定在电路板的凹腔中后将导电件埋入定位的。
图13示出一个变型的实施例，本实施例的借助于刚性件穿过连接一起的数层的连接件是结合天线1使用的，而天线1是与从其伸出的连接垫子11相配合。这就增加了在螺钉30和构成天线连接电路的天线端之间的接触面积。
图14示出又一个实施例，其中是将导电件穿入在卡片表面上敞开并穿过天线的一个通孔中而不需要天线先前与连接垫子11装配在一起。
在此实施例中，如图12和13中的情形那样在完成连接前将组件埋入定位，然后使各孔31穿过组件和压在天线两端上的卡片部分并穿过所述两端，即孔31是穿过连接电路和相关的导电区域18的。使以这样方法形成的孔充满导电材料，所述导电材料可以是具有以下任一种形式：具有通过作用力结合的互补形状的或者用螺纹固定的刚性嵌件，或者以半固体状态嵌入的导电材料，或者与半固体材料相连接的刚性嵌件，或者甚至一种导电的弹性材料。在图14的实施例中孔31是圆锥形的。这种形状具有增加导电连接件和它们穿过的导电区域之间的接触面积的优点。具体说，如果给定被穿过的厚度很小的各层，则在工业上可以加工顶角为120度的锥形孔，这样就使与被穿过的各层的接触面积加倍。
此外，锥形孔可使用简单的摄影机光学检测所形成的孔的质量，具体说以确保没有任何切屑存在并且检验所穿过的各导电层的表面状态。
此外，锥形孔，或者更一般说一个其横截面是从孔的底端向其敞开端增大的盲孔要比一个圆柱形孔更容易充满，并且无论导电材料是刚性的还是半固体的，都能提供对它自动对中，这样就可使用来将导电材料埋入定位的工具的定位公差增大。
为了遮蔽导电材料，可以用一种金属纹间表面或者用一种颜色与孔向电路板表面敞开的部位的卡片表面的颜色相似的墨汁来覆盖它。
当导电材料是半固体时，就可采用一种半固体状态的自然导电的材料或者通过加热或者处理后可变为导电的材料。
图15示出这种形式的连接的一个变型。在此变型实施例中，孔31是圆柱形的，而导电材料填充孔是以半固体状态的导电材料33嵌入联结，另加上刚性嵌件34插入该半固体材料中。这样的方案兼有刚性嵌件的低电阻率及由半固体材料获得的与所有暴露面良好接触的优点。在本文中，采用上述专利文件FR-A-2,726,001中说明的导电墨汁以及可用来熔化低熔点的金属颗粒并同时补偿由于熔化所产生的体积减小的加热嵌件是有利的。
图16示出又一种形式的连接，这种连接是这样构成：在形成凹腔14后但在安装组件前在卡片体上形成孔35并穿过天线1的末端，然后将导电连接件插入孔中。在图16的实施例中，孔35是圆锥形的，而连接件具有以半固体状态嵌入并接着经处理的块状材料的形式，并且该材料略微突出凹腔底部一个厚度(突出的厚度可由加工控制)，该厚度与用作将组件固定在凹腔中的粘结剂的厚度基本相等。在安装组件的同时，就使垫子31同时埋入与组件的导电区域18相接触。还可以将一个热冲头冲压到垫片36上以完成垫片与导电区域18的连接。还可以通过将一弹性的导电件置放进孔35中来完成这种形式的连接。
图17示出本实施例的一个变型，它是将一刚性嵌件(在此例中是螺钉37)固定工作凹腔14的底部上而构成，这样嵌件37穿过天线1的末端并延伸以略微突出凹腔的底部，然后以导电材料38覆盖该突出部分，从而提供与导电区域18的良好接触。
图18示出一个采用一种将组件固定在凹腔中的非匀质粘结剂39的实施例，该凹腔中延伸有一与天线一端联结的连接垫子11，然后使粘结剂受到与连接垫子11对准的定位压力，以使粘结剂39的相应部分40导电。这样尽管是采用一种连续的长珠形的非匀质的粘结剂或者非匀质的粘结剂垫圈提供对组件的均匀固定，但仍然可以以这样的方法获得局部定位导电。
图19示出一个实施例，其中穿过卡片体和连接电路端的通孔41具有球形盖的形式，或者更一般地说是具有凹形曲线截面(它可以是抛物面或者椭圆面)。这样的形状所确定的体积要大于圆锥形孔所确定的体积，由此可以增大插入孔中的导电材料42滴的体积允差，然而可保存满意的连接电路和相联结的导电区域18之间的连接。
自然本发明并不限于上述这些实施例，在不超出如权利要求书所限定的本发明的范围的情况下对它们可作出各种变型。
具体说，可以图示的那些之外的总成件来组合卡片体和组件的各种各样的
实施例。
较理想是以连续带的形式制作支承板2和覆盖板13，或可设置横向穿孔(未图示)以便通过使带连续地移动通过相继的工作台制成一系列的卡片。

Claims (9)

1.一种具有两种连接方式的集成电路卡，它包括一卡片体，其上埋设有一个用于将一无触点连接件(1)连接于一组件的连接电路，所述组件包括一个与由一支承膜片(4)支承的导电区域相连接的集成电路(6)，所述连接电路与用于构成无触点连接的导电区域(18)对齐的方式延伸，并通过设置在数个孔(31，35，41)中的导电材料(32，36，42)连接于所述导电区域，所述孔的横截面至少在它们的高度一部分上从各孔底部向其开口增大。
2.如权利要求1所述的集成电路卡，其特征在于，所述的孔穿过所述连接电路。
3.如权利要求1所述的集成电路卡，其特征在于，所述的孔是圆锥形的。
4.如权利要求3所述的集成电路卡，其特征在于，所述的圆锥形孔具有120度的顶角。
5.如权利要求1所述的集成电路卡，其特征在于，所述的导电材料(36，42)突出所述的孔(35，41)。
6.如权利要求1所述的集成电路卡，其特征在于，所述的孔具有凹面曲线形状。
7.如权利要求6所述的集成电路卡，其特征在于，所述的孔是半球形的。
8.如权利要求1所述的集成电路卡，其特征在于，所述的孔穿过所述的支承膜片。
9.如权利要求1所述的集成电路卡，其特征在于，所述的支承膜片包括与所构成的导电区域对齐并在组件的面离集成电路的表面上敞开的孔(22)。
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