晶片卡的製作方法
2024-01-23 04:37:15
專利名稱：晶片卡的製作方法
技術領域：
本發明涉及對晶片卡的改進，該晶片卡包括一個由具有一個相當彈性彎曲度的、塑料材料製成的卡以及內嵌於其中的一個微電子數據處理晶片，還包括一個被加到該塑料材料的卡上的半導體材料的微電子晶片。
這種由塑料製成的卡能夠承受一個相當的彎曲度而不折斷。一般情況下，由於相對於卡的尺寸來說的晶片縮小了的尺寸，卡中的一定的彎曲度不會使晶片斷裂和/或變得脫節。
以上對一個非常薄的微電子矽晶片確不適用，因為它極易折斷而且尺寸相對較大；因此，塑料卡的彎曲有使這種晶片折斷和/或變得脫節的危險。
實際上，這個問題可能特別會在指紋傳感器中產生一個已知的晶片被利用於一個指紋傳感器，該傳感器能被連接以便與晶片一起工作(該晶片通常包含一個微處理器)，以便能夠通過將指紋傳感器探測的指紋與以前存貯在存貯器中的指紋相比較，尤其是與微電子晶片的存貯器中的指紋相比較來鑑別卡的使用者。這種由一個指紋傳感器組成的矽晶片對於放在其上的手指(通常是食指)的第一關節的下表面的較大部分的紋路來說必須足夠大特別指出的是，這樣的一個傳感器的尺寸長大約10到20毫米，寬大約10到20毫米。
人們在這種帶有一個指紋傳感器的晶片卡上做了大量的研製工作，尤其是為了代替用一個數字密碼來操作的晶片卡，如作進入卡或銀行卡。
本發明的目的基本上是提出一個裝配有一個微電子晶片的晶片卡的改進設計，這種晶片很好地滿足實際需要，尤其在它隨時間而變化的強度方面，即使塑料卡能夠承受一個相當的彎曲度，而沒有明顯地增加製造過程的複雜性或明顯地增加製造成本。
為了這個目的，本發明提出上述所述類型的晶片卡，它的特徵在於--所說的晶片是被細分成少量的並置的晶片，並以某一給定的模式排列。
--所說的晶片被一個預定的距離彼此分隔，該距離對於塑料材料的每一個分隔條來說足夠大以承受小的彎曲度而不使相鄰的晶片脫節和/或折斷，而且--在晶片間建立電連接以提供電路的連續性。
由於這種安排，薄矽片的接合面(該晶片是易脆裂的)被細分而且相鄰的晶片被分隔條彼此分隔，該分隔條能夠承受卡所受的任何彎曲。為了滿足這種需要而不承受任何風險，兩個晶片的端面邊緣之間的距離基本上等於至少1毫米。
總而言之，每個晶片可以是一個有四個角的近似的長方形而且這些晶片按它們分別的邊緣基本平行排列。在實際中，晶片按以基本垂直的行與列排列或者沿對角交替排列。
為了達到想要的結果而對晶片高度細分是沒有必要的根據晶片的大小，將這些晶片放置在兩到四行和/或兩到四列是足夠的。
在一個最佳實施例中，晶片是一個與微電子晶片電連接的指紋傳感器。在這種情況下，提供內插方式--例如，與微電子晶片共同操作或包含在微電子晶片中並與指紋傳感器電連接--能通過一個內插處理重新構建指紋的全圖，包括在相應於分隔這些晶片的條的區，這是有優勢的；內插算法與分隔晶片的區域的尺寸相適合而且這個尺寸必須因此儘可能地小以使得探測儘可能的真實。在上下文中，晶片之間的間距可以在1到1.5毫米之間，典型的是1毫米左右，這可使卡在晶片間的間距內的相對可變形性與通過內插探測和重建指紋的過程的可靠性之間似乎達到一個可接受的妥協。
在一個最佳實施例中，指紋傳感器是電容型的，內插大量的基本的微型電容器；每個晶片內插許多這樣的微型電容器在一個網格中；而且晶片之間的電連接提供屬於兩個相鄰晶片的基本微型電容器的網格間的電連續。
給出例子對本發明在任何方面沒有限制只是作為舉例。參照附圖，從下面的詳細描述中將會更容易理解本發明，附圖如下附
圖1是描述本發明所提出的類型的一個晶片卡的總的分布圖的示意圖，該卡被提供有一個微電子晶片；附圖2是描述按本發明所提出的方案設計的一個指紋傳感器的實施例在一個放大比例下的圖示；還有附圖2至5是描述傳感器的其它可能的實施例的示意圖。
首先看圖1，本發明所提出的晶片卡包括一個由塑料材料製作的卡1，該材料是薄的且有一個相對的可變形性以允許其從縱向和橫向被輕微地彎曲，甚至允許其承受一個小角度的扭曲。鑲嵌在該卡內的是一個微電子模塊2，包括一個由排列在被一個能夠處理數據的微電子晶片4(通常包含一個微處理器)佔據的中心區域周圍的一系列的接觸點組成的接觸片層3以及將卡1與各個接觸點連接的連接導線(未示出)。
這樣，卡能被用作想要的特定目的，一個微電子晶片5可以採用與微型模塊2同樣的方式被鑲嵌在塑料卡中。
晶片5可以通過導線(未示出)與微電子晶片4連接(該連接用雙箭頭6圖示)以使晶片4能夠管理晶片5的操作。
晶片5，以一個矽晶片的形式提供，因此是非常易斷而且它的相對大的尺寸以致於它不能與可能發生的曲度相一致，儘管可能是微小的曲度，而該曲度是它所連接的塑料卡所能承受的。
雖然本發明並不限於該具體應用例，但晶片5可以是與卡結合成一體的一個指紋傳感器，使卡的使用者(例如，銀行卡，進入卡，……)能夠被確認而且下面的描述將特別集中在它的這種應用上。
為了使塑料卡與連接到其上的指紋傳感器的矽晶片以一種可靠的方式共同運作，晶片5被如圖2所示細分成幾個晶片7，這些晶片7由間距8彼此分隔。為了確保在傳感器5的區域內某一程度的可變形性，儘管可能是輕微的變形，間距8將是一個不小於1毫米左右的尺寸d。
而且，儘管存在間距8，但為了產生一個連續的指紋圖像，一個適用於間距8的大小的內插算法被使用；然而，為了指紋能被可靠地重建並且指紋的有特徵的點(節點，叉點，……)能夠以足夠的數量被可靠地探測(例如，探測14個特徵點以確認一個人)，間距8的寬度以不應該過大且最多不應該超過上面所提到的1毫米為可取的。
在這個例子中，寬度在1到1.5毫米的數量範圍內的間距似乎是代表一個可以接受的妥協。在實際中，大約1毫米的數值被採納，如圖2及後面的圖所示。
為了提供一個較為清晰的理解，圖2圖示了添加在傳感器5的簡化圖上的手指的指紋11的圖像(暗線9相應於手指指紋的凸出的或者直立的冠狀的部分而明線10相應於指紋的凹陷的或空洞的部分)。
為了達到本發明所提出的想要的結果--也就是說為了避免折斷和/或內插在傳感器中的矽晶片的脫節--並不一定將傳感器進行高度的細分；將該傳感器細分為由幾個間距8分隔的少量的晶片7就足夠了，這使得在塑料卡1的這個區域內的彎曲將被僅傳輸到間距8。
總的來說，這個目的通過按給定的布局排列晶片7來達到，給定的布局可以按行和成按列和/或沿對角，尤其其數目在二到四，以便間距8形成一個能吸收在卡中的任何彎曲和/或一個輕微的扭曲的十字形網格；相應地，在每個探測中的間距的數目可以在一個到三個之間。
特別地，圖2中的這些晶片7可以簡單地是一個具有四個角的近似的矩形而且以它們的分別的邊緣基本平行的方式排列。
在圖2所示的例子中，這些晶片7按基本正交的行和列的方式排列且在每個探測中有三個晶片，由2×2正交的間距8定義一個網格。在所示的例子中，每個晶片7是一個邊長大約5毫米的正方形且間距大約1毫米寬。
可以看到，這樣被布置的傳感器5接收指紋11的幾乎整個表面。可以被指出的是，中心的晶片7接收指紋11的中心區，這個中心區包含指紋11的最大多數的特徵點。
另一方面，周邊晶片7的外半部分不是被指紋全部覆蓋，而是由僅僅包含小部分特徵點的指紋區域覆蓋因此對確認目的並不是必要的。
事實上，為了減少成本，傳感器5的表面區域能夠被縮減，只保留相應於指紋大部分使用區的區域(如，這些區包括大部分的特徵點)。
如圖3所示，一個首先的解決方法是，可以通過結合不同尺寸的晶片提供傳感器5中心的晶片7與圖2所示的中心的晶片的尺寸相同(如邊長是5毫米的方形)來覆蓋指紋11的中心區，同時周邊的晶片7P的尺寸減小了而更適合於使用區的精確輪廓(該使用區具一個相當高數量的特徵點)。指紋11的輪廓12是由虛線所示的。在這個例子中，每個周邊的晶片7P在尺寸上減小了一半，這使得在材料方面有了相當的節省。而且，如果基板受到彎曲，這些周邊的晶片7P的減小了的表面區域減小了損壞的冒險(折斷和/或鬆懈)。然而，晶片7的分布仍是一個與圖2所示類似的正交排列。
圖4中，晶片7仍是按行排列的但這些行是彼此相互偏離的。相應地，如果中心行也是按照圖2和3中所示的布局由3個晶片組成的，那麼頂行和底行每個都有兩個晶片。在這種安排中，晶片7都是一樣的而且與圖2所示的那些晶片相類似(如，邊長5毫米的方形)而且由大約1毫米的間距d彼此分隔。指紋的輪廓12由虛線表示。晶片的這個網格被配置得與指紋的輪廓儘可能地一致中心晶片獲取指紋的中心區域而至少周邊晶片較大部分被同時覆蓋。這與圖2中所示的網格相比節約了兩個晶片。
明顯地，作為排列晶片7的網格的方式，有數個布局是可能的，以一個正交的布局和以其它的模式，如圖5所示的對角的排列。
晶片被通過設計用以提供電連接的電路(未示出)彼此電連接，相當於在晶片7的鑲嵌圖案上放一個與一個單塊的傳感器的相類似的工作能力。
儘管指紋傳感器5可以是本領域的技術人員所知道的任何相適合的類型，然而，如果按照本質上眾所周知的方式，傳感器是內插有大量的基本微電容器的電容型的，它是有優勢的；傳感器5的每個細分的晶片7將因此有許多排列在網格中的這樣的微電容器而且在相鄰晶片間的電連接線路提供微電容器的網格的電路連接(電容器的行和/或列的連接)。
權利要求
1．一個晶片卡，包括一個能夠彈性地承受一個相當曲度的塑料材料的卡及一個內嵌於該卡內的一個微電子數據處理晶片(4)，一個半導體材料的微電子晶片也被連接到該塑料卡，其特徵在於--所說的晶片(5)被細分成少量的並置的晶片(7)並且按給定的布局排列，--所說的晶片(7)由一個預定的間距(d)彼此分隔開，該間距對每個塑料材料的分隔條(8)來說足夠承受輕微的變形而不會使相鄰晶片變得脫節和/或折斷，而且--電連接被建立在晶片之間以提供電連續。
2．權利要求1中所述的晶片卡，其特徵在於兩個相鄰晶片的端面邊緣之間的間距基本上等於1毫米。
3．如前任何一個權利要求所述的晶片卡，其特徵在於每個晶片(7)被按照它們的分別的邊緣基本平行的方式排列。
4．所前任何一個權利要求所述的晶片卡，其特徵在於晶片(7)以基本垂直的行和列排列。
5．所前任何一個權利要求所述的晶片卡，其特徵在於晶片(7)沿對角排列。
6．所前任何一個權利要求所述的晶片卡，其特徵在於晶片(7)被排列在二到四行之中。
7．所前任何一個權利要求所述的晶片卡，其特徵在於晶片(7)被排列在二到四列之中。
8．所前任何一個權利要求所述的晶片卡，其特徵在於晶片是一個與微電子晶片電連接的指紋傳感器。
9．如權利要求8所述的晶片卡其特徵在於微電子晶片(4)，電連接到指紋傳感器(5)，它有內插的方式，該方式能夠通過內插的過程重建指紋的一個全圖，包括在與分隔晶片(7)的條相應的區內。
10．如權利要求8或9所述的晶片卡，其特徵在於指紋傳感器(5)是包含有大量的基本的微電容器的電容型的傳感器，其特徵在於每個晶片(7)包括排列在一個網格內的許多這樣的微電容器，而且其特徵還在於晶片(7)間的電連接提供屬於兩個相鄰晶片的基本微電容器的網格間的電連續。
全文摘要
一個晶片卡包括由塑料材料製成的能夠彈性地承受一個相當的彎曲度的卡及鑲嵌在其中的一個微電子數據處理晶片,以及一個由半導體材料製成的還被連接到該卡上的微電子晶片,如一個指紋傳感器。所說的晶片(5)被細分成少量的按給定的模式排列的並置的晶片且它們彼此的間隔由預定的間距(d)分隔,該間距對每個塑料材料的分隔條(8)來說足夠承受輕微的變形而不使相鄰的晶片(7)脫節和/或斷裂;電連接被建立在晶片間以提供電連接。
文檔編號G06K9/00GK1304117SQ0110131
公開日2001年7月18日 申請日期2001年1月11日 優先權日2000年1月11日
發明者赫夫·加羅茲 申請人:通用電機股份有限公司