智慧卡製造過程中的集成焊接和測試方法及設備的製作方法
2023-12-08 13:42:16 2
專利名稱：智慧卡製造過程中的集成焊接和測試方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及智慧卡製造技術，特別涉及智慧卡製造過程中的集成焊接和測試方法及設備。
背景技術：
智慧卡是裝有集成電路(IC)的塑料卡片，而集成電路帶有某種形式的存儲器。正如國際標準化組織(ISO)的標準所規定的，許多智慧卡是能夠裝進錢包裡的。這些國際標準規定了智慧卡的物理特性、傳輸協議、應用和數據構成的規則。
基於存儲器的智慧卡包括存儲器和某些非存儲邏輯電路。這種卡可用於例如身份證(卡)或電話卡。更複雜的基於處理器的智慧卡包括一個中央處理器(CPU)，一個用於存儲作業系統的ROM，一個主存儲器(RAM)，和一個用於存儲應用數據的存儲區(通常是EEPROM)。基於處理器的智慧卡可以用於需要複雜計算和對安全需求更高的場合。
智慧卡可分為兩大類，接觸卡和非接觸卡。接觸卡必須插入一個讀卡器才能讀取信息。接觸卡包括一個通常是鍍金的、帶有連線的互連模塊。如ISO7816標準中所列出的，互連模塊可以包括電源、復位、地線、串行輸入/輸出(SIO)和時鐘信號連線。連線與讀卡器中的引線(pin)實際接觸，以給IC晶片供能並與之通信。接觸卡通常被用於預付費用的電話卡和銀行卡。
非接觸卡不需要與讀卡器接觸以讀取信息。非接觸卡包括一個埋在卡中的天線，它可用來通過無線電信號或感應進行能量傳輸和通信。非接觸卡與接觸卡相比的優點是交易速度快，容易使用，對卡和讀卡器的磨損小等。
混合卡和雙面卡包括接觸卡和非接觸卡兩類卡的特徵。混合卡有兩個晶片，每個晶片有其各自的接觸和非接觸接口。雙接口或「複合」卡有一個具有接觸和非接觸兩種接口的晶片發明內容在本發明的一個實施例中，在一張襯底上形成的一批智慧卡單元中的天線和集成電路模塊(IC模塊)間的連接和測試由一臺集成化的焊接/測試設備完成。利用一個焊頭在智慧卡模塊的一個或多個相互連接點產生連接，並在對下一個選定的智慧卡模塊進行焊接之前，用一個測試單元，例如一個讀卡器單元或讀/寫單元進行測試。
測試單元包括一個產生電磁波(例如RF波)的天線，用於通過卡中的天線給智慧卡模塊中的IC模塊供能並與之進行通信。測試單元可以通過讀取IC模塊中存儲器中的內容測試IC模塊。測試單元可以通過天線向IC模塊中的存儲器中寫入信息然後讀取這些信息來測試IC模塊。測試單元可以通過激勵IC模塊中的處理器完成某一功能來測試IC模塊。沒有通過測試的智慧卡模塊可以被標出並進行返工。
一個集成的讀/寫單元可以用來在完成某一選定的智慧卡模塊的焊接之後並在對下一個選定的智慧卡模塊進行焊接之前，給該選定的智慧卡模塊編程，加入初始化信息或個性化信息。
在完成對智慧卡模塊的焊接和測試以及在線編程之後，該張襯底可被切成預先測試過的和/或預先編程的智慧卡。
附圖簡述
圖1是根據本發明一個實施例的智慧卡的截面圖；圖2A是一張包括多個智慧卡單元的襯底的平面圖；圖2B是圖2A中一個智慧卡單元的放大圖；圖3是根據本發明一個實施例的集成焊接/測試設備的透視圖；圖4是根據本發明的一個實施例的集成焊接和測試過程的流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了根據本發明的非接觸智慧卡100。非接觸智慧卡100包括一個IC晶片102，與埋在塑料卡片106中的線繞天線104相連。天線104可以包括三到四圈導線並且一般是圍繞在卡片的周邊。卡片符合國際標準化組織(ISO)14443或15693標準，即遠距離耦合非接觸卡的國際標準。國際標準化組織規定了卡的物理、機械和電氣特性，以及卡和讀卡器之間的通信協議，但沒有限定卡中IC晶片的結構和在卡中的應用。非接觸卡的一個通行的結構是由菲利浦半導體部門(Philips Semiconductor)開發的Mifare結構及相關的協議。
讀卡器外設及讀/寫設備通過低功率無線電頻率(通常是10-15MHz)來讀取非接觸智慧卡。讀卡器藉助發射天線(通常是線圈形式的天線)產生一低磁平磁場。該磁場作為從讀卡器到非接觸智慧卡間能量的載體。非接觸智慧卡通過天線104感受該磁場。讀卡器從無源的智慧卡回收電磁信號，並將該信號轉換成電信號。一旦讀卡器檢測出從智慧卡收到了錯誤和無效數據，數據被解碼並被重新構成主計算機所需的格式以便傳輸。
如圖2A和圖2B所示，可以用一張塑料片200，例如聚氯乙烯(PVC)或ABS塑料同時製造一批非接觸智慧卡。塑料片200構成智慧卡單元202的襯底，智慧卡單元202是隨後從塑料片200上切下的。在塑料片200上相應於每張卡的IC模塊204的位置打孔，然後將IC模塊204放入孔中並用黏合劑固定。
在填充完IC模塊之後，安裝天線205。天線205可以是環型導線，它被埋在各卡周邊206。可以利用一機械手來溶解塑料片上的塑料並將導線埋入各卡的相應位置。機械手上有一超聲頭，一個供線系統，以及切刀。此外，天線還可以粘合或熔敷在各卡的相應位置上。
每一個IC模塊204可以包括兩個連接片208，用於和卡上的相關的繞制天線205的接頭210相互連接。可以利用熱壓焊技術將天線205的接頭210與連接片208相連接。由於天線的作用是向IC模塊提供能量並使其與讀卡器通信，因此，天線與IC模塊之間的良好接合是至關重要的。
在一個實施例中，天線接頭210與IC模塊204之間的連接的好壞是在塑料片200上的卡單元202的製造過程中進行測試(在線測試)的。即在焊接操作之後，通過天線205測試IC模塊204的工作狀態。如圖3所示，焊接設備300包括機器人焊接系統，其上有一機械手302，機械手302上集成著焊接頭304和讀/寫單元306。焊接頭上包括一焊片310，用於在天線接頭210和IC模塊204上的連接片208間產生熱壓接合。讀/寫單元306產生一低功率無線電頻率(通常是10-15MHz)以通過塑料片200上的某一卡單元202的相應天線205向IC模塊204供能並與之通信。
圖4是一流程圖，示出了實施例中集成的焊接與測試過程400。圖中的流程是示範性的，因此，可以跳過某些方框或以不同的順序執行而仍能取得同樣的效果。
移動機械臂和/或塑料片200以將選定的卡單元202的IC模塊204上的互連點與焊片310對準(方框402)。將已加熱的焊片310壓住連接點以形成熱壓接合(方框404)。在完成天線接頭210和IC模塊204連接片208間的相互連接之後，激活讀/寫單元306(方框406)。機械臂可將讀/寫單元306移動到理想的距離和方位，例如約4釐米，以便與IC模塊204通信。讀/寫單元306隨後測試IC模塊204的工作狀態(方框408)。
讀/寫單元306可以對IC模塊204進行一種或多種測試。這些測試包括喚醒、序列號檢查、全部信息讀取和全功能測試等。讀/寫單元306還可以向晶片中寫入數據並從中讀出這些數據進行檢查。如果任何一項測試失敗(方框410)，可以給該卡打上標記對其返工(方框412)。在對塑料片200上的所有卡單元進行完焊接和測試後，帶有不合格標記的卡可以在後續製造過程中返工(方框414)。
在將各卡單元從塑料片上分開之前，也可以利用讀/寫單元306對單個智慧卡單元202中的IC模塊204進行在線編程(方框420)。編程可包括初始化，在此過程中，可以將一張塑料片上的所有IC模塊204加載同樣的數據。編程還可以包括個性化，即將某一單個的IC模塊204加載某一持卡人的特定信息。
當塑料片200上所有的卡單元202的互連都令人滿意且所需的在線編程都已完成，塑料片可以被送到層壓工序。層壓後，塑料片可以被切成單個的智慧卡(方框430)。
集成的焊接與測試過程400可以由硬體或軟體來完成，也可由二者相結合(例如可編程邏輯陣列)來完成。除非特別說明，作為焊接與測試過程一部分的算法並不只能用於某一特定的計算機或其它設備。根據本發明教導編寫的程序可用於各種通用機械，或可以更方便地構造特殊的設備來執行所需的方法步驟。然而，本發明最好用執行一個或多個程序的一個或多個可編程系統來實現。每個系統至少包括一個處理器，一個數據存儲系統(包括易失和非易失存儲器和/或存儲元件)，至少一個輸入裝置，和至少一個輸出裝置。將程序代碼加到輸入數據上以執行這裡所述的功能並產生輸出信息。輸出信息以公知的方式被加到一個或多個輸出裝置。
上述各電腦程式可以用任何計算機語言來實現，例如機器語言，彙編語言，高級過程語言或面向對象的程序設計語言等。在任何情況下，語言可以是編譯語言或解釋語言。
每一這樣的電腦程式最好存儲在一個通用計算機或專用計算機可讀的存儲介質或器件中，例如ROM、CD-ROM、磁或光學介質、以便當計算機讀取存儲介質或器件以執行這裡所述的過程時，配置和操縱計算機。也可以考慮將該系統作為配置有電腦程式的計算機可度存儲介質，如此配置的存儲介質使計算機以特定的預先定義的方式運行來執行這裡所述的過程。
前面描述了幾個實施例。然而，在不脫離本發明精神和實質的範圍內，可以對其作出各種各樣的修改，所有這些修改和其它實施例都落入本發明權利要求的範圍。
權利要求
1.一種方法包括在包括多個卡單元的一張襯底上選擇一個卡單元，每個卡單元包括一個IC模塊和一個天線；在一個或多個連接點連接所述天線和IC模塊；利用電磁波與IC模塊通信來測試上述一個或多個連接點的連接。
2.根據權利要求1的方法，還包括將選定的卡單元從襯底上分開。
3.根據權利要求1的方法，其中所述的電磁波包括射頻波。
4.根據權利要求3的方法，其中所述射頻波的頻率在約10MHz到15MHz之間。
5.根據權利要求1的方法，其中所述測試一個或多個連接點的連接的步驟包括給IC模塊供能。
6.根據權利要求1的方法，其中所述的IC模塊包括一個存儲器，且所述的與IC模塊通信的步驟包括讀取該存儲器的內容。
7.根據權利要求6的方法，其中所述的讀取存儲器的內容的步驟包括讀取存儲在該IC模塊存儲器中的序列號。
8.根據權利要求6的方法，其中所述的與IC模塊通信包括向存儲器中寫入信息。
9.根據權利要求1的方法，其中所述的IC模塊包括一個可以完成某種功能的處理器，且所述的與IC模塊通信包括完成所述功能。
10.根據權利要求1的方法，其中所述的卡單元包括非接觸智慧卡。
11.一種方法包括在包括多個卡單元的一張襯底上選擇一個卡單元，每個卡單元包括一個天線和一個IC模塊，IC模塊帶有處理器和存儲器；在一個或多個連接點連接所述天線和IC模塊；通過電磁波來給上述選定的卡單元編程。
12.根據權利要求11的方法，還包括將選定的卡單元從襯底上分開。
13.根據權利要求11的方法，其中所述的編程包括利用與襯底上其它卡單元相關的信息對選定的卡單元的處理器進行初始化。
14.根據權利要求11的方法，其中所述的編程包括利用對選定卡單元獨特的信息對該卡單元的處理器進行個性化處理。
15.根據權利要求11的方法，其中所述的信息包括與特定持卡人相關的個人信息。
16.一種裝置包括一個焊接頭，其上帶有一適於被加熱的焊片；一個與焊接頭相連的智慧卡讀卡器模塊，所述讀卡器模塊包括一個可以通過電磁波與智慧卡單元通信的天線。
17.根據權利要求16的裝置，其中所述的智慧卡讀卡器包括一讀/寫單元。
18.根據權利要求16的裝置，還包括能在智慧卡單元上的IC模塊和天線間產生連接並通過試圖與所述智慧卡單元通信來測試連接效果的處理器。
19.根據權利要求18的裝置，還包括一個標記裝置，它可以在所述的與智慧卡單元通信失敗時，給該智慧卡單元做標記。
20.根據權利要求18的裝置，還包括可以存儲信息以給襯底上的智慧卡單元編程的存儲器件；其中所述處理器能向所述智慧卡單元傳送存儲的信息。
21.一張襯底包括多個智慧卡單元，每個智慧卡單元包括一個帶有天線部分的天線，一個帶有互連片的IC模塊，互連片與天線部分的連接，含有經天線獲取的信息的存儲器。
22.根據權利要求21的襯底，其中所述的智慧卡單元的存儲器中含有經天線編程的信息。
23.根據權利要求22的襯底，其中經天線編程的信息包括初始化信息。
24.根據權利要求22的襯底，其中經天線編程的信息包括個性化信息。
25.一種物品包括機器可讀介質，該介質中存有機器可執行指令，所述指令可操控機器在一張包括多個卡單元的襯底上選擇一個卡單元，所述每個卡單元包括一IC模塊和一天線；在一個或多個互連點連接所述天線和所述IC模塊；利用電磁波與IC模塊通信來測試上述一個或多個連接點的連接。
26.根據權利要求25的物品，其中所述指令還包括能使機器將選定的卡單元與襯底分開的指令。
27.根據權利要求25的物品，其中所述的IC模塊包括一存儲器，且可使機器與IC模塊通信的指令還包括可使機器讀取存儲器中信息的指令。
28.根據權利要求27的物品，其中可使機器與IC模塊通信的指令還包括可使機器向存儲器寫入信息的指令。
29.根據權利要求25的物品，其中IC模包括一個可以完成某一功能的處理器，且可使機器與IC模塊通信的指令還包括可使機器提示處理器來完成所述功能的指令。
30.一種物品包機器可讀介質，該介質中存有機器可執行指令，所述指令可操控機器在一張包括多個卡單元的襯底上選擇一個卡單元，所述每個卡單元包括一天線和一帶有處理器和存儲器的IC模塊；在一個或多個互連點連接所述天線和所述IC模塊；利用電磁波給選定的IC模塊編程。
31.根據權利要求30的物品，還包括能使機器將選定的卡單元與襯底分開的指令。
32.根據權利要求30的物品，其中所述的使機器編程的指令還包括利用與襯底上其它卡單元相關的信息對選定的卡單元的處理器進行初始化的指令。
33.根據權利要求30的物品，其中所述使機器編程的指令還包括利用對選定卡單元獨特的信息對該卡單元的處理器進行個性化處理的指令。
全文摘要
在智慧卡製造過程中,將一張襯底上的智慧卡單元中的天線與IC模塊進行連接時,在焊接頭上集成了一個測試單元,例如:一個讀/寫單元。測試單元利用低功率RF無線電波通過卡單元中的天線與卡中的IC模塊進行通信,以實現對天線與IC模塊間是否有良好連接進行在線測試。
文檔編號B42D15/10GK1352438SQ01134
公開日2002年6月5日 申請日期2001年11月5日 優先權日2000年11月8日
發明者保羅·阿默德, 提摩西·諾曼 申請人:美國太平洋航空技術公司