制造便携数据载体的数据载体主体的方法和数据载体主体

摘要

本发明提出一种制造用于具有一芯子层和至少一顶层的便携式数据载体的数据载体主体的方法，其中芯子层包含芯片模块。本方法包括提供具有不利于层合的表面（24）的芯片模块（22）；施加粘合剂沉积物（16）于模块表面（24）；在芯子层（42，44）内形成凹陷（43，45）以及插入芯片模块（22）于所述凹陷以使得设置有粘合剂沉积物（16）的模块表面（24）定位为朝向凹陷（43，45）的开口侧；然后在模块表面（24）上施加顶层（50）；最后层合前面形成的结构（16，22，42，44，50）。在这种情况下，粘合剂沉积物（16）与邻近的顶层（50）紧密结合。

说明书

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的主题的方法和产品。本发明尤其涉及制 造具有集成IC的非接触可读识别文件的方法，该文件能被用作身份证或者 护照册的数据页，还能用于相应的识别文件。

背景技术

诸如身份证或者护照的识别文件越来越多的设置有收发器装置，该收发 器装置包括包含IC的芯片模块及与其连接的天线。这些芯片-线圈装置允许 存储在IC内的数据被非接触地读取。这样的识别文件的制造典型地通过层 合至少一个芯子层和两个覆盖层来实现，芯片-线圈装置集成入芯子层中。 关于这种识别文件的耐用性的问题是IC模块和文件主体之间的结合。这两 者由不同的材料构成，模块材料是硬的和高熔点的，而用于文件主体的材料 是相对软的和容易层合的。IC模块和文件主体的不同材料的构成，在相应识 别文件的长期使用中，有时导致在边界层内出现裂缝，其源于芯片模块和文 件主体之间的边界区域。裂缝蔓延进入挨着设置的覆盖层，并损坏识别文件 的外观和机械稳定性。

为了防止在用作识别文件的便携式数据载体内的这种裂缝，在WO  2007/089140 A1中已经提出了在模块上侧和覆盖层之间设置进一步的层，且 在进一步的层和覆盖层之间设置一个非连续的辅助层嵌件，其稍大于模块上 侧且由具有尤其高的膨胀系数的似橡胶的材料构成。该辅助层嵌件确保了可 能源于模块和芯子层之间的过渡区域的裂缝在任何情况下都不会蔓延进入 覆盖层。类似的辅助层嵌件也能提供用于模块的较窄底侧。

从WO 2009/135823 A1可以推断，同样的为了消除裂缝的发展，一种 用于识别文件的多层主体的结构，其中各层包括由较软材料制成的嵌件。待 集成入文件主体的芯片模块现在被恰好地设置在这种由较软的材料制成的 片内。这里片的延伸大于模块。在层合时，较软的材料然后完全围绕模块流 动且形状吻合地嵌入模块。以这种方式，防止了导致裂缝的应力区域。但是 精细地实现拼缝物状的层。

从DE 199 21 230 A1可知一种制造芯片卡的方法，其直接使用薄的芯片 而而非使用常用的芯片模块。这种芯片制造在晶片中，且通过插入可拆除的 临时粘合剂在从后面被变薄的载体带上而布置在部件侧上。在移除了临时粘 合剂之后，变薄的芯片被插入到制备在芯片卡体中的腔内。通过这样做，芯 片借助于为此目的施加在芯片背部上的进一步的粘合剂而被固定于腔内。在 部件侧之上，然后层合芯片卡箔，在卡箔上形成接触变薄的芯片的部件侧的 导体通路。对于特别变薄的芯片，可能的裂缝的问题并不存在，因为在完工 的卡体内，它们以它们最小的厚度和它们小的面积占据仅仅非常小的安装空 间，由此，不会产生任何形成裂缝的损坏。然而，芯片的处理相比于芯片模 块的处理是非常复杂的。

在书籍“Vom Plastik zur Chipkarte”by Y.Haghiri,T.Tarantino,Carl Hanser  Verlag,Munich,1999中描述了制造芯片卡的方法，尤其是层合技术。

发明内容

本发明的目标是提出一种方法，其允许抗裂缝的数据载体被制造而无需 在层合过程中进行大量的干预。

本目标通过具有权利要求1的特征的方法和具有权利要求9的特征的用 于便携式数据载体的数据载体主体实现。

根据本发明的方法具有的优势是本方法的过程中的变化仅需要发生在 用于安装在数据载体主体里的芯片模块的制备中，而后续的层合过程自身能 以与非特别地被设计成抗裂缝的常用数据载体的层合相同的方式进行。

根据本发明的方法还具有的优点是，它允许模块有效地集成在实际上具 有不利于层合的表面的数据载体主体内。尤其是，可以集成具有金属上侧的 模块或具有非粘性地配置的表面的模块到数据载体主体内，以使得芯片模块 和所有的层形成连续的牢固的复合物。

在根据本发明的方法的有利的实施例中，在层合之前，芯片模块被设置 粘合剂嵌件，该嵌件以精确的对准与芯片模块的表面协调，在层合时，所述 粘合剂建立了与边界延续层和不利于层合的芯片模块表面二者的紧密连接。 这种粘合剂优选是所谓的热熔型粘合剂。

有利地，用于制造粘合剂嵌件的粘合剂使得在由可剥离的处理层和实际 粘合层构成的双层粘合剂带成为可能。在把粘合剂带施加于芯片模块上之 后，处理层被移除。以这种方式，粘合剂带能有利地被制成可用的卷的形式 且由此被处理。

在有利的实施例中，芯片模块首先定位在模块载体带内且同样地被制成 可用的卷的形式。因此能尤其高效地实现将粘合剂带和模块载体带弄在一 起。

在特别有利的使用中，根据本发明的方法适合用于制造具有集成IC的 非接触可读识别文件，该文件能被用在身份证或护照册的数据页里。

附图说明

本发明的实施例将在下文中参考附图予以更详细的说明。

示出的是：

图1为弄在一起的模块载体带和粘合剂带的截面图；

图2为在与粘合剂带连接之后，在剥离处理层时的模块载体带的截面图；

图3为被冲孔工具分为单个之前，具有施加了粘合剂层的模块载体带的 截面图；

图4为在计量供给接触型粘合剂到模块背部上时，设置有粘合剂嵌件的 单个芯片模块；

图5为在凹陷插入芯片模块时，由用于制造数据载体主体的待层合的层 构成的层堆与设置有粘合剂嵌件和接触型粘合剂的芯片模块的截面图；

图6为在层合之前，待层合的用于制造具有嵌入的芯片模块的便携式数 据载体的层的结构的截面图；和

图7为在层合之后塑料材质的便携式数据载体的截面图。

具体实施方式

下面描述的制造方法基本上分为准备阶段和层合过程，在准备阶段，芯 片模块和进一步的层及数据载体主体的部件被准备好，在层合过程中，准备 好的构件通过层合，例如通过施加压力和热，被永久地互相连接。多层的平 的便携式塑料数据载体主体被制造，该数据载体主体或者作为准备好使用的 数据载体的嵌体，或者作为已经是完工的数据载体。准备好使用的数据载体 用作识别文件，例如作为电子身份证或作为电子护照。

图1示出了准备阶段的第一步，其中两层的粘合剂带10和模块载体带 20被互相连接。粘合剂带10包括处理箔12和粘合剂层14。处理箔12仅轻 微地粘在粘合剂层14上，且能够从粘合剂层14上剥离。处理箔12使粘合 剂带10的处理更加便利；当粘合剂层14的构成允许时或者具有允许直接处 理粘合剂层14的合适的装置时，相应地，处理箔是不必要的。形成粘合剂 层14的粘合剂优选是热熔型的粘合剂，其被配合到模块载体带20的表面且 在芯片模块22的区域内首先粘附到该表面。热熔型粘合剂的熔化温度合适 地在100℃到150℃范围内，优选在110℃到120℃范围内。

模块载体带20的表面常常不利于层合，也就是，在常见的卡层合的条 件下，它实现不了与挨着的相邻塑料层的连接或者仅仅是很弱的连接，其中 在所述卡层合条件下，各塑料层被放置在一起，用于通常的卡制造连接。模 块载体带20的表面的软化温度至少在特定的区域内高于某一温度，在所述 某一温度下，用来构造嵌体或数据载体的进一步的层在层合时实现连接。

模块载体带20承载排列成一行或几行的芯片模块22，芯片模块便利地 被直接构造在模块载体带20上，以便芯片模块22的表面24是面对粘合剂 带10的模块载体带20的表面的一部分。芯片模块22典型地具有T形轮廓， 其具有带表面24的宽的头部分26和具有底侧29的与头部分相比更窄的基 体部分28。表面24通常具有数量达例如几个mm²的显著的延伸范围。表面 24的边缘轮廓通常由于与制造相关的原因通过以90°角的尖的-与圆形相比- 斜边形成。头部分26典型地包括金属结构，其例如用作导体通路或者接触 区域。金属结构特别地也是头部分26的表面24的部分。同样特别地用作导 体通路和/或接触区域的金属结构进一步也定位在头部分26的突出区域内的 底侧肩部区域27上。它们后来用于芯片模块22与线圈、天线或者任何其他 导体结构的的电连接。

在有利的制造技术中，模块载体带20和形成于其中的芯片模块22是基 于所谓的引线框（lead-frame）技术。此处的模块载体带20由金属带形成， 其中通过结合相应的凹陷结构产生布局。在替换的制造技术中，模块载体带 20包括纤维增强聚合物，例如，所谓的FR4材料，该材料能被涂敷在形成 布局的具有导电材料的一侧或者两侧上。导电材料可以是例如具有施加于其 上的镍/金涂层的铜箔。

各芯片模块22一般通过穿孔或预先冲口加工或类似的预定的分离结构 21从而界定出轮廓而被从模块载体带20预分离，以使得有利于后续的最终 分离。芯片模块22的基部28一般包括一个或者几个IC，且典型地由在一个 或者多个IC的周围产生的塑料包囊形成。所述包囊由高熔点的塑料材料构 成，其在后续的层合过程中不会软化。

粘合剂带10和模块载体带20有利地制造成卷，且由此开始被弄在一起 以便连接，以使得粘合剂层14位于包含芯片模块22的头部分26的表面24 的模块载体带20的那个侧面。在能活化粘合剂的一定压力和温度下，与粘 合剂层14协作，实现粘合剂带10和模块载体带20的连接。

在粘合剂带10和模块载体带20连接之后，处理箔12从粘合剂层14移 除，如图2所示。

从此后存在的模块载体带20和粘合剂层14的复合物上，各芯片模块22 随后借助单个化工具30被分离，如图3所示。如此做，单个化工具30沿着 预定的分离结构21或，如果这种结构不存在的话，沿着为头部分26限定的 周边轮廓。分离芯片模块22。如此做，粘合剂嵌件16与芯片模块22一起从 粘合剂带/模块载体带复合物上分离，该复合物覆盖芯片模块22的头部分26 的整个表面24，并且它的边缘轮廓恰好与头部分26的周边轮廓精确地对齐。 单个化工具30可以是冲切或者切割工具，如图3所示。单个化操作也能借 助激光，喷水器，或者其它合适的工具容易地实现。

在已经被单个化且设置有粘合剂嵌件16的芯片模块22的底侧29上， 在后面的步骤中，接触型粘合剂17被施加，如图4所示。这种施加有利地 通过计量供给（metering）液体粘合剂实施。在此施加的粘合剂是一种常用 的接触型粘合剂。此后形成的芯片模块22在它的表面24上承载与表面轮廓 匹配的粘合剂嵌件16，并在它的底侧29上承载接触型粘合剂17。

作为在芯片模块22的底侧29上的施加物的一种替代，接触型粘合剂17 也可以被计量供给到凹陷43中，芯片模块22随后被插入所述凹陷43中。

如图5所示，芯片模块22随后被插入到为层合准备的层堆中。层堆的 整个高度大于芯片模块22的整个高度，以使得芯片模块22能被完全容纳在 层堆内，但不是大到使得芯片模块22的高度能被忽略；芯片模块22的高度 典型地大小在层堆的整个高度的10%和90%之间。

层堆包括多层的芯子层40和分别至少一个上覆盖层50及一个下覆盖层 52。覆盖层50，52是连续的，也就是，它们覆盖数据载体主体的整个表面 积，由常用的合适的塑料材料如聚碳酸酯（PC）构成，且分别具有例如30μm 的厚度。在实施例中，芯子层40依次包括两个子芯子层42，44构成，其中 第一子芯子层42例如相应地由聚碳酸酯（PC）构成且具有例如105μm的厚 度，第二子芯子层44同样例如由聚碳酸酯构成且具有例如150μm的厚度。 子芯子层42，44在此的厚度适合于芯片模块22。替代聚碳酸酯，子芯子层 42，44也能由不同的常用的塑料材料构成。第一子芯子层42进一步具有凹 陷43，第二部分芯子层44相比之下具有更宽的凹陷45。凹陷43，45二者 一起形成与涂敷有粘合剂嵌件16的芯片模块22的外部轮廓至少近似的相反 轮廓。

在第一子芯子层42上设置线圈60。其能被构造为导线导体或印刷导体 通路，也可以被蚀刻。线圈60具有连接接触部62，该接触部设置在相对于 第二子芯子层44突出的表面区域上，以使得它们对于后来的接触是敞开的， 可接近的。

有利地，如图5所示，下覆盖层52与子芯子层42，44及凹陷43，45 一起以使得凹陷43，45形成向下收窄闭合的两阶凹陷。在设置的一个位于 另一个上的子芯子层42，44中，芯片模块22被插入两阶凹陷43，45内， 以使得肩部27位于线圈60的接触部62上且设置有粘合剂嵌件16的模块表 面24定位为面对凹陷43，45的上开口侧。芯片模块22上的粘合剂嵌件16 的表面在此优选与子芯子层44的表面齐平，或者其具有一定尺寸以使得除 了由相关标准或者规格典型地限定的可容许的误差之外，在随后的层合之后 在任何情况下都与子芯子层44的表面对齐。粘合剂嵌件16的表面和子芯子 层44的表面因此一起形成具有设置在其上的上覆盖层50的连贯的平面区 域。因此，上覆盖层50自身因此是完全平面的。

替换地，在形成的结构随后被上和下覆盖层50，52覆盖之前，也可首 先实施芯片模块22的插入。也可在初步的层合步骤中使子芯子层42，44和 下覆盖层52互相连接，以便两个凹陷43，45形成阶式的连续凹陷，芯片模 块22插入所述凹陷中。替代两个子芯子层42，44，也能够设置更多数量的 子芯子层。也可使用单一的预制造的芯子层40，其包含线圈60和连接接触 部62，并且例如通过铣削而将合适的凹陷43，45形成在芯子层40中。在由 子芯子层42，44和下覆盖层52形成的结构内安装芯片模块22时，模块22 在它的底侧29上借助施加在其上的接触型粘合剂17粘附到下覆盖层52。

在此之后形成的结构可以是用于便携式数据载体的嵌体。为了完成便携 式数据载体，在这种嵌体结构上可以进一步放置外覆盖层54，56，其用于例 如个性化或者用作装饰性或保护性的最后层。进一步的覆盖层54，56同样 地由可层合的塑料材料如PC，PET或类似物构成。形成的数据载体结构然 后能例如由总共10层构成，如图6所示，也就是两个子芯子层42和44，上 和下覆盖层50，52，和三个进一步的上和下覆盖层54，56。当进一步的覆 盖层54.56被施加时，特别地当在一步内实现层合时，覆盖层50能被省略， 从而立即制造出最终的数据载体。

这种准备好的结构最终被层合。层合的过程以本身已知的方式进行，如 在上述提到的书“VOM Plastik zur Chipkarte”里描述的一样。芯片模块22的 表面24可能在此不利于层合，并且在层合条件下，在芯子层42，44和覆盖 层50实现好的连接条件下，它可能无法与挨着的相邻覆盖层50，54连接或 者仅与之微弱的连接。

然而，产生一种好的层合复合物，其也包括芯片模块22的表面24。因 为在层合时，位于芯片模块22的表面24上的粘合剂嵌件16密切地与压在 上面的上覆盖层50连接。尤其地，这种紧密连接，其不能通过表面24和上 覆盖层50的简单直接层合而获得，实施为以使得产生的嵌体或者形成的数 据载体对源于芯片模块22的在覆盖层50-56内的裂缝发展的敏感性显著降 低。

在有利的实施例中，层合能在一个单一的层合步骤内实现，其中所有存 在的层，如层42，44，50，52，54，56，或层42，44，50，52，或层42， 44，52，54被共同连接。这里的温度有利的在130℃-180℃之间，优选在 175℃-180℃。结果是形成一载体，该载体可选择性地且取决于层的顺序地 用作嵌体，或者该载体例如已经形成物理上完工的芯片卡。

在同样有利的替代方式中，层合在两步内实现，首先，在略微较低温度 例如，160℃-170℃下，或如果使用PVC则相应地进一步降低温度，嵌体是 由子芯子层42，44，下覆盖层50和上覆盖层52层合而成。然后在第二层合 步骤中，在相同的温度下，进一步的覆盖层54，56被层合以形成最终的数 据载体。在这种情况下，进一步的覆盖层54，56仅在嵌体被层合之后被放 置在其上。可以容易地提供多于两个层合步骤，其中，层或者进一步的层被 分别层合。多步骤的层合有些更复杂，但是允许使用较低的温度，因此保护 了容纳在芯片模块22内的IC。

图7示出了完工的数据载体的芯片模块区域的横截面，其由图6示出的 结构在层合之后获得。数据载体的特征在于这样的事实：如虚线表明的，除 了如由用于数据载体的标准或规格典型地限定的容许的误差之外，通过粘合 剂嵌件16形成的表面和芯子层42，44的表面一起形成朝着覆盖层50和下 面的层54的平面表面。数据载体因此在由覆盖层54形成的它的外侧具有一 个完全平面的表面。芯子层44或粘合剂嵌件16和覆盖层50之间的连接在 这里是一贯地好。这种数据载体可以是例如具有集成IC的可非接触地读取 识别的文件，其独立地用作身份证或作为数据页集成在护照册内。

当保持这个基本构思时，也就是说，层合之前，在本身不利于层合的芯 片模块22的表面24上，预备地施加粘合剂嵌件16，从而以这种方式获得在 表面24和相邻上覆盖层50之间的紧密连接，上述发明允许多种实施方式。 例如，图6和7示出的层堆能具有进一步的层，或可在描述的程序步骤的执 行中提供中间步骤。