生產標籤或晶片卡的方法,實施該方法的裝置和使用該方法與裝置生產該標籤或晶片卡的製作方法

2023-04-22 17:24:51 3

專利名稱：生產標籤或晶片卡的方法,實施該方法的裝置和使用該方法與裝置生產該標籤或晶片卡的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於製造包括天線或線圈的標籤的方法，用於製造如權利要求1前序部分的晶片卡或身份卡或類似應答器單元，如權利要求6前序部分的實施該方法的裝置，以及如權利要求7前序部分的包括天線或線圈的標籤或相應的晶片卡。
在許多實施型中，包括天線和線圈的晶片卡和身份卡或相似的小型組件例如標籤、應答器單元等已經為大眾所知。它們一般用於接收無線信息以及，在某些情況下，進行處理，另外也將，例如，與其相關物體的位置、狀態等信息(返回)傳給相應的接收機。
此外，還有許多其他方面的應用，尤其使用所謂的標籤越來越重要，例如用於機場上行李的分檢，經自動傳輸系統將無數的手提箱傳輸到它們正確的目的地，或者用於郵件發送，使自動分類成為可能。為達此目的，將特定的地址代碼輸入該標籤和然後將此標籤連接到相應的物件上，標籤沿著自動傳輸路徑將相關信息無線傳輸到任何查詢設備，使得，例如沿著該傳輸路徑的切換設備或分發傳送帶或分檢裝置能夠響應。
為了能夠接收或發送這樣的無線信息，需要這種含有天線或線圈的標籤，如以下列舉的包含其它天線或線圈的設備晶片卡或身份卡、應答單元等，都要求在某種螺旋形結構上盤繞、繞制或彎曲導線以用於接收或發送通常以數字形式編碼的電磁信號。
然而，給每個基片連接或塗覆這樣的線圈或天線，存在著一定的問題，即大大增加了這些現在大量需要的標籤價格。這意味著通常使用的蝕刻技術，需要大量的附加的加工步驟，利用這樣的技術將單個線圈連接件塗覆到晶片卡的薄膜基片(EP 0 481 776 A2)上。尤其是，將光阻材料(Fotolack)塗覆於汽相沉積或以其他方法鍍過的導電層，然後使用掩膜進行曝光和用蝕刻除去中間層，所有這些步驟使得生產這樣的標籤相當昂貴，尤其是當人們考慮到在本領域常見的大批量生長的情況時。
眾所周知，線圈的線匝也就是導線繞組，藉助於複合布線和切割機以連續繞組的形式安裝在合成材料的基片上，在這種情況下，同時採用適當的加熱方式加熱合成材料基片，使得導線繞組至少部分地同被加熱的基片的合成材料相粘合，並且以這種方式保持它們的形狀不變直到另外的各層可以塗覆之時(US-PS 3 674 602，國際PCT申請WO95/26538)。
兩種布線方法是複雜而且費時，WO 95/26538也提出在布線同時，將線圈導線連接到位於晶片卡上的晶片第一端子面上。然後對線圈導線進行布線以形成線圈並且最後將線圈導線的運行端連接到晶片第二連接面上，此時，在對線圈導線布線時，由於加熱使得該導線至少部分地連接到基片上。
因而本發明的任務是提出一種方法，它使用一種設備來生產包括天線或線圈的標籤或某些其他設備，採用此方法不僅大大簡化了生產和裝配所述標籤上或晶片卡上的線圈而且還將其必要的成本減到最小。
根據權利要求1、權利要求6和權利要求7的特徵完成了本發明提出的任務。
本發明所提供的特別的優點來自於這樣的事實在自動化生產這種標籤或晶片卡期間為製備線圈和天線只需要一個單一的附加生產步驟，即衝壓過程。
此衝壓過程可以生產任何形狀的天線，並且同標籤的形狀相匹配；這意味著在此優選的和因此也是最簡單的實施例中，無需後序的加工步驟。
製造線圈或天線的全過程在聯機自動標籤生產操作中進行而無需特殊的附加加工步驟，並且僅在基片上鍍上一層採用導電材料製成的薄膜，通常是銅或鋁膜，和在切割過程中將想要的天線形狀(螺旋形、矩形、彎曲的或任何其他形狀)切割進鍍有銅膜的衝壓工具。由於銅或鋁膜的特殊性質而不需要附加的加工操作，這些特性能使得在基片上立刻生成功能性天線結構。然後，在後續的加工步驟中，實現通常的晶片連接，對此，優選地，最終加工成的標籤是通過雙側粘貼附加層來完成的。
本發明的優選實施例實現了以下可能，在衝壓過程中，不必去除衝壓工件以便生產天線，只需進行附加的抓握步驟(Greifschritt)—單一的衝壓過程就足夠了，例如成螺旋形，為直接在鍍銅基片上構建螺旋形繞組天線，只需將其開始和結尾兩端連接到各自的晶片模塊件，例如，倘若需要的話，通過通常的捲曲或焊接。
實際上，本發明的主要特徵之一是基於實現使用專門的原材料，即設有導電鍍層，最好採用合成材料基片製成，例如鍍銅的聚酯膜，通過衝壓過程，以略微捲曲的形式，如此製成銅螺旋的相鄰匝能夠實現效電絕緣，從而無需另外的附加加工步驟。其理由將在下面作更詳細的解釋。
必須再次指出本發明適於生產或裝配進任何應答器型系統、單元、標籤、晶片或身份卡，進門卡或進門鑰匙、信用卡等，下文只涉及代表所有這樣系統的標籤；同樣，用天線表示線圈結構或其他包括以繞組形式彼此纏繞的線圈的任何構形。
本發明不僅使製造當前大量需要的這樣的標籤成為可能，並大大快於，例如，逐步導線布線方法，該方法涉及同在說明書開頭引用的兩種出版物相一致的中間安裝，而且同已知的蝕刻方法相比大大減少了所需的加工步驟，從而連帶結構的簡化一起，使成本顯著降低。
本發明的擴展和改進構成附屬權利要求的主題，並且這些擴展和改進將在下面的說明中得出。
在附圖中示出了本發明的實施例並將在下面的更詳細的描述中介紹。


圖1示出用於製造天線的被鍍銅或鋁的基片膜的第一實施例的頂視圖；圖2示出用圖示的衝壓工具在衝壓階段之前和之後，塗覆在合成材料基片膜上的銅或鋁膜的被放大的側視圖；圖3示出在導電材料的平展膜上螺旋形衝壓切口的第二實施例，帶有或沒有附加的基片膜；和圖4示出一種可能的自動化標籤生產流程。
本發明的基本想法在於通過衝壓，從導電材料的平展層製備相互絕緣的天線或線圈繞組或線匝的擴展系列，因此上述繞組或線匝能夠用於標籤的製造或一般地用於應答器型裝置的製造。
下面將直接對本發明的優選實施例作更詳細的描述，據此生產天線的基本材料是導電材料的平展膜，通常是銅或鋁膜，它被塗覆或層壓在支持基片，最好是合成材料膜如聚酯上。
這樣的聚酯膜的厚度範圍可能例如在50和250μm之間，但可按需要設定在任何厚度，同樣，用於實際製造過程的銅膜的厚度是次要的，並且能從此標籤的其他參數(如發射功率)中導出。
圖1中用數字10表示雙層膜形式的雙層原材料；它由(圖2)銅膜11(上面的)和下面的合成材料膜基片12組成。
為了通過衝壓從這樣的雙層膜10製造具有大數目線匝的天線或線圈，需要一種具有相應切割形狀的切割工具。
將所述的切割形狀設計成具有以下截面，如圖3的13所示；它能銳角斜削到某一點或者具有跨越包括兩層11和12的雙層膜10的整個高度的相等厚度，事實上衝壓過程並不重要。參照由印刷技術公知的所謂的帶鋼工具，人們可以設想適當的衝壓工具，用此工具通過衝壓紙方法，即由較大紙張或卡紙板衝壓造形，可以產生出任意形狀。
如果人們應用這樣的帶鋼工具衝壓方法為應答器類裝置製造天線或線圈是可能的話，那麼衝壓工具下部刀刀刃的縱向形狀，即，衝壓此進雙層膜10的區域，應仿照要製造的線圈或天線的形狀，因此就圖1和同樣地圖3中所示的實施例而言，一種螺旋形，即已經選擇了斜楔的線圈繞組。
當然，天線繞組和線匝可以進行完全不同的加工成形)—--例如，天線的各個線匝可以仿照外面的、可能是矩形的雙層膜，和當其他組件要裝在該標籤或晶片卡例如(例如其他電子組件，晶片卡按鈕或諸如此類)上時切出的特殊的截面—--衝壓工具的結構總是這樣以便整個繞組，在此情況下的螺旋形，向內斜楔的繞組，在單一衝壓過程中切進雙層膜。
在此範圍內還有另外的可能，它包括在衝壓區設計一種有雙刀刃的衝壓工具，此工具包括像圖2中由13a示出的彼此間有極小位移的兩個下部切刀刃。如果整個衝壓工具有螺旋形，那麼由雙層膜10』(圖3)衝壓出一條窄的螺旋帶14，然後在加工操作過程中必須除去，而留下具有彼此絕緣線匝的、呈螺旋形或渦旋形的銅或鋁帶15(經選擇的材料)。
然而，本發明的優選實施例是在這樣的直接衝壓過程的情況下，只用一個單衝壓刀刃13進行加工，已被證明是十分成功的方法，並且在線圈或天線的各個匝需要的絕緣距離方面也被證明是毫無問題的。此原因基於這樣的了解，即在合成材料基片12上的銅或鋁膜的材料性能方面被證明是相當軟，根本沒有彈性。使得在衝壓過程之後，即雙層膜10已被螺旋切割或貫穿之後，發生一種現象，因此貫穿的銅膜邊緣保持彼此隔離，而合成材料基片12的貫穿邊緣再次因所述基片的彈性或易變形的習性而彼此接近。這在衝壓程序和衝壓工具13退回之後，導致一種形狀，如圖2右邊圖示的被大大放大了的截面。下降的衝壓工具首先切割銅膜，為能實際上將雙層膜10完全切割和貫穿必然地將它稍稍壓離開。同時銅膜的邊緣11a、11b被稍稍壓下，即它們稍稍變形，這明顯促進在二個銅膜的邊緣之間產生間隙A。當然，合成材料基片12也被貫穿—在此情況下儘管可以想像其他解決辦法—但是合成材料膜具有另一種材料特性，致使其邊緣或至少在面朝離開銅膜方向區域內再次彼此接近，即朝彼此彎曲，而在衝壓過程之後銅膜的邊緣之間的間隙A仍保持原樣。
同時，此衝壓過程僅導致在天線的各個(螺旋)匝之間生成足夠的隔離間隙A，因在加工階段中直接地仿照前一個的天線形狀最好是固定的，並且它含有包括進一步穿過加工機的雙層膜10的帶子和有從下面塗覆的粘附膜，即塗覆到合成材料膜基片上。它的意義是保留這樣生成的天線或線圈的(銅)表面不被覆蓋以便在其後的加工階段能連接晶片19。
可以觀察到在天線各匝之間通過衝壓過程獲得的間隙是許多變量的函數，根本不是衝壓工具的形狀，所用的合成材料基片的厚度和彎曲特性，其銅或鋁鍍層的厚度和非彈性特性，而作為衝壓過程的結果隨著同時壓離切割的銅膜邊緣，實際關係到合成材料基片是被完全貫穿或只是被切到某種深度。在後一情況下，優點是這些匝，當基片完全貫穿時它們彼此間會相對移動，但它們也被後繼的粘合措施馬上固定住，總是保持它們的形狀和它們彼此的分離水平，使粘合固定步驟成為多餘。
整個製造過程，例如用於生產標籤，通過本發明使它得到大大地簡化，於是像在圖4所示的那樣著手進行；如上所述，一種適當設計的自動聯機裝置在位置B由被連續傳送的帶16衝壓出天線形狀；在位置C帶16上的各個天線被從位置D傳送的附加的各個晶片模塊進行最後加工，因此如圖1所示的那樣，衝壓成形的天線的始端17和末端18連接到相應的晶片模塊19的連接面上，最好通過捲曲，但也可能用焊接或其他接合技術。然後具有被附加晶片模塊塊19最後加工的天線的帶16被傳送到層壓單元E，在那裡使用粘合或加熱另外的上層和下層20、21、22的疊加來完成加工。最後製成的層壓帶16』帶有沿著其布置的各個標籤，以這種形式或用另外的切割或衝壓過程將標籤從帶上割離下來分發給用戶。
權利要求
1.製造包括天線或線圈的標籤、晶片卡或身份卡或應答器單元等的方法，其中所述天線或線圈能夠發射無線信息到遠程的接收機和/或接收遠程發射機的信息，其特徵在於所述線圈或天線的形狀是從導電的平展膜衝壓出來的，然後將它同包含電子晶片模塊的附加層接合在一起。
2.根據權利要求1的方法，其特徵在於導電的平展膜(銅或鋁膜11)被安置在合成材料基片(聚酯膜12)上，並且使以此方式生成的雙層膜10經受衝壓過程處理。
3.根據權利要求1或2的方法，其特徵在於採用與帶鋼工具相似的衝壓工具進行衝壓，所述衝壓工具配有與所希望的天線或線圈的形狀匹配的單衝壓刀刃，所述工具將上面的導電平展膜完全切割開並且將下面的合成材料膜整個或者部分地切割開，其中至少導電的平展膜採用軟的、非彈性的金屬如銅或鋁製成，因此在衝壓工具移開後仍然保持由衝壓生成的間距(A)。
4.根據權利要求1至3之一的方法，其特徵在於所述衝壓工具設有相鄰的雙刀刃，該雙刀刃同樣沿著所希望的天線或線圈形狀的路徑，從雙層膜(10)切去要除去的帶材。
5.根據權利要求1至4之一的方法，其特徵在於為了衝壓出天線或線圈形狀，將雙層膜(10)以長帶形狀傳送進自動加工機，然後將天線形狀的始端和末端(17，18)與分別傳送的晶片連接面進行連接，並且當雙層膜帶(16)繼續傳送時，利用另外的表面層(20，21，22)進行層壓。
6.為實施根據權利要求1至5之一的方法來製造包括天線或線圈的標籤，晶片卡或身份卡，應答器單元等的裝置，其特徵在於設有單刀刃或雙刀刃(13，13a)的衝壓工具，該衝壓工具，最好，從連續傳送的導電材料和合成材料基片的雙層膜切出天線形狀，此天線形狀的始端和末端連接到晶片模塊。
7.含有天線或線圈的標籤、晶片卡或身份卡、應答器單元等，其特徵在於構成該標籤或晶片卡的各層(20，21，22，16)之一是從雙層膜生產出來的，該雙層膜由導電的平展材料和合成材料基片形成，由此，天線或線圈以相互有一個電絕緣距離的匝的形式衝壓進所述膜，其始端和末端被連接到晶片模塊上。
全文摘要
本發明涉及生產標籤，晶片卡或身份卡，應答器等的方法和裝置，這些器件包括發射無線信息到遠程接收機和/或接收遠程發射機的信息的天線或線圈。天線或線圈的形狀是導電的平展膜衝壓出來的，它接著被連接到包括電晶片模塊的其他各層上。
文檔編號H01Q1/36GK1432182SQ01810577
公開日2003年7月23日 申請日期2001年3月31日 優先權日2000年3月31日
發明者W·沃格特 申請人:因特洛克公開股份有限公司