柔性嵌入式中文显示智能卡的研制

摘要

目前电子产品对系统集成度的要求越来越高，这给微系统产品的设计与微细间距封装工艺带来了新的要求。对微系统的硬件设计、软件设计及封装制造工艺分开进行研究的方式已渐渐不能适应于诸如可视型智能卡等尺寸更小、集成度更高的系统的开发工作。为了研制系统高密度集成的柔性嵌入式中文显示智能卡，必须对各个研究环节进行协同设计，在样品的系统电路设计时就需要综合考虑后续的智能卡多组件封装的工艺。 本文从中文显示智能卡的系统电路设计、集成电路程序设计、智能卡三维整体结构设计，以及超精细间距封装工艺的研究等四大方面，对新型嵌入式中文显示智能卡的系统开发及样品制备展开了全面的研究与实践。论文采用智能卡“双微控制器”的系统结构方案，通过为智能卡系统引入两个微控制器来解决目前智能卡系统由于安全性的限制而无法实现更多扩展功能的问题。在确定系统结构的基础上，论文研究了柔性可视型智能卡的电源控制设计以及智能卡的系统仿真等问题。同时，本论文对可视型智能卡的一个重要的技术瓶颈，即柔性薄膜基板上的多组件微细间距封装问题进行了深入的研究，着重对应用于超精细间距封装的柔性薄膜电路基板进行了电路设计与制版，在基板设计中提出了为配合封装工艺需要对各组件热膨胀系数失配的补偿，并进行了柔性薄膜基板电路结合超精细间距封装工艺的协同设计，最后通过工艺的研究与实践，成功地实现了在柔性薄膜基板上进行多组件精细间距的封装，得到了一组可行的微系统封装工艺流程与参数，最终成功地研制获得了柔性中文显示智能卡样品。该样品在符合IS07816国际智能卡尺寸标准的柔性塑料卡上实现了智能卡的中文信息显示及人机交流界面。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1论文研究的目的和意义

1.1.1论文研究的目的

1.1.2论文研究的意义

1.2国内外智能卡领域研究概况

1.2.1智能卡发展的回顾与展望

1.2.2国内外新型智能卡技术的研究现状

1.2.3微细间距封装工艺技术研究的近况

1.3论文的主要研究内容

第二章中文显示智能卡系统电路的设计

2.1智能卡系统中的中文点阵显示

2.2系统的结构设计

2.2.1系统问题的提出

2.2.2常规解决方案的考虑

2.2.3 “双微控制器”系统结构的设计

2.3系统的电源控制

2.3.1中文显示智能卡电源控制的必要性

2.3.2系统电源逻辑控制器的设计

2.4系统的实现

2.4.1器件选择与系统封装工艺的协同考虑

2.4.2系统器件的选择

2.5系统电路

第三章系统的集成电路程序设计

3.1主程序的设计

3.2 “主微控制器”与“LCD控制器”的TWI通讯

3.2.1TWI通讯协议

3.2.2中文显示智能卡系统中的TWI总线

3.3子程序的设计

3.3.1液晶显示器的驱动与控制

3.3.2中断服务子程序

3.4系统仿真与程序调试

3.4.1中文显示智能卡的系统仿真

3.4.2系统程序的功能调试与运行

第四章智能卡三维结构、组件配置与封装工艺

4.1中文显示智能卡的三维整体结构设计

4.2智能卡系统的封装工艺的考虑

4.3柔性液晶点阵显示器

4.4有源及无源器件

4.4.1主微控制器芯片

4.4.2LCD控制器芯片

4.4.3模拟开关芯片

4.4.4阻容器件

4.5柔性薄膜电路基板的设计

4.5.1中文显示智能卡的薄膜电路基板

4.5.2膜上芯片技术在中文显示智能卡中的应用

4.5.3柔性电路基板的设计与制版

4.5.4热膨胀系数失配的补偿

4.6电池与按钮

4.6.1薄膜电池

4.6.2薄膜按钮

4.7卡体材料

4.7.1内嵌层

4.7.2塑料外覆盖层

第五章超精细间距封装工艺参数研究与样品的研制

5.1智能卡系统的组件封装

5.1.1智能卡组件封装中的各向异性导电胶键合

5.1.2智能卡组件封装的流程

5.1.3模拟开关芯片与阻容器件的封装

5.1.4“LCD控制器”芯片与“主微控制器”芯片的封装

5.1.5点阵LCD显示器的封装

5.1.6薄膜电池的组装

5.2智能卡系统的编程

5.3智能卡的整体封装

第六章中文显示智能卡的样卡及其功能测试

6.1样卡

6.2中文显示智能卡的应用

6.2.1中文显示电子机票卡

6.2.1中文显示电子消费卡

第七章总结与展望

7.1论文的总结

7.2展望

参考文献

附录

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所作的项目

致谢