芯片卡模块的优化的图形定制方法和所获得的模块与流程

1.本发明涉及用于芯片卡模块的优化的图形定制（personnalisation graphique）方法。
2.具体而言，本发明涉及用于制造具有金属化接触部的标准芯片卡模块的方法，所述金属化接触部限定至少由线、段（segment）或点组成的图案，并且其中模块的线、段或点的第一部分完全穿越金属化接触部，并且线、段或点的第二部分仅形成在金属化接触部的上表面部分上。
3.本发明主要涉及用于银行、电信、身份的芯片卡。需要着重虑及本上下文。到目前为止，芯片卡模块设计与芯片卡和模块制造商（金雅拓/泰雷兹dis、idemia、g&d有其自己的电接触垫形状的总体外观和设计）或开放工具相关联，经过多年改进，尤其是为了提高可靠性。
4.符合iso 7816或7810标准的芯片卡集成电路模块通常包括设置在绝缘基材上的电接触垫（6个或8个）。集成电路芯片被转移到绝缘基材的通常置于基材下方的一侧。（在某些情况下，在按iso 7816或7810标准化的强制性电接触区处，在穿孔绝缘基材下方可能有与接触垫相反的结构）。


背景技术：

5.已知本技术人的旧有专利ep0589732（b1），其描述了激光标记芯片卡模块的方法，以在接触垫的下部铜层上方的表面金属化或钝化的贵金属部分上标记标识。这使得能够不影响整体钝化并保持防侵蚀屏障。
6.还已知本技术人的专利ep1073997（a1），描述了芯片卡模块的图形定制，特别是定制有角色“米奇”。接触垫包括芯片卡模块的绝缘基材上的没有金属部分和金属部分的巧妙结合，从而使分隔接触垫的分隔线与“米奇”头部的线条或轮廓重合。
7.已知尤其来自sps公司的定制模块，其钻孔或镂空形成小图案或标志，它们被实现在常规金属接触部内部、在介电基材上方。因此，制造商的每个特定模块都可以在预定义的接触垫区域内承载或显示客户的标志。因此，制造商的模块可仅在每个客户要求的或特定于每个客户的不同标志方面在各个客户之间不同。然而，在各个客户之间仍保留接触垫的轮廓和制造商模块的总体外观。图形定制获得的结果接近于专利ep0589732（b1）的结果，差异在于在sps模块中，线条可完全穿过金属化的厚度。
8.苹果公司在2019年秋季引入了其自己的带有相关定制模块的银行卡，引领了模块图形定制的新趋势。现在许多银行都希望有与其自己的品牌相关联的其独有设计。
9.设置在围绕接触垫的绝缘基材表面内的中央接触部借助于穿过绝缘基材并连接基材的被隐藏的另一侧上的镀金属互连区域的导电通孔而连接。芯片通常转移到绝缘基材的与金属化垫相反的一侧并连接互连区域。
10.这种新模块因为在基材的每个相对侧上的金属化和穿过基材的导电通孔而特别昂贵。
11.技术问题当前的解决方案是将垫的总体蚀刻与导电通孔相结合，但成本高且更复杂。此外，这些解决方案还导致可包含在中央接触垫后方的专用空间中的集成电路芯片的尺寸减小。此外，这些解决方案在机械强度的可靠性管控方面产生了更多限制。
12.发明人发现，包括公司标志或图形定制（例如接触垫中央的八角形）的某些模块设计或样式现今用标准的在基材两侧电解镀金的技术是不可能的。
13.发明人尤其发现，某些样式在模块接触垫的中央与边缘之间没有金属连续性。仅有的解决方案似乎只能是上述用于苹果模块的解决方案，其具有包括成本在内的固有缺点。
14.发明目的本发明的目的尤其是解决上述缺陷。
15.本发明提出了更有成效地定制模块的有难度和强制性的特定设计。优选地，该目的应在保持对模块的弯曲/扭转的良好机械强度可靠性水平的情况下实现。
16.本发明还目的在于更具环保或道德性的解决方案，尤其是采用更少的与导电通孔相关联的金。


技术实现要素：

17.本发明提出通过极端表面蚀刻技术（几纳米）（特别是激光）和在垫的整个厚度上的标准蚀刻（尤其是铜）的特定结合来实现接触垫的图案和图形定制的图案。
18.为此，本发明的主题是一种用于制造具有金属化接触部的标准芯片卡模块的方法，所述金属化接触部限定图形样式，所述图形样式包括由线、段或点形成的可见部分，其中的第一部分在其厚度上完全穿越金属化接触部，并且其中的第二部分仅在金属化接触部的上外表面上浅表地形成；所述方法的特征在于，所述第二部分被实现为第一部分的连续，以形成所述图形样式。
19.因此，获得了模块的图形定制，同时有利地保留或改善了机械强度。
20.机械强度可靠性问题是实际存在的。从技术专家的角度来看，完全蚀刻到铜内部（35nm）的直线在模块内部、集成电路芯片和互连线或倒装芯片（flip-chip）互连线的焊接上方引入了某些特定的限制。
21.根据一个优选实施例，本发明提出通过标准工艺（化学或其他）仅蚀刻（或分隔）真正需要分隔的接触垫，特别是iso 7816-2的主要接触垫。
22.在模块上（通常在铜层上）使用的保护性金属化（镍、金、钯和/或其他贵金属和/或合金）也可以是标准工艺，特别是电化学工艺。不再需要导电通孔（或者至少它们的数量可以被大幅限制，尤其是限制为2个）。该解决方案更有成效，消耗更少的金，且更环保和更具道德性。
23.根据其他优选特征或实施例：
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可见部分的第一部分与接触垫的分隔线重合，并且所述第二部分延伸穿过所述接触垫或标准化区域；
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第一部分可借助于电化学蚀刻、机械切割、金属沉积、尤其是等离子体金属沉积（lift）、喷涂、导电材料喷射的技术中的接触垫形成方法获得；
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浅表的第二部分可借助于金属化上表面上的浅表表面标记方法获得，所述浅表表面标记方法选自激光蚀刻、电化学蚀刻、磨粒喷射、喷墨印刷、丝网印刷、增材或减材标记的方法；
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图形样式的可见部分由几何形状形成，包括线、段、直线或曲线、圆、点、点线、折线、或者其表面状态与相邻区域不同的具有对比度的区域或表面。
24.本发明的主题还有与该方法相对应的模块和包括模块的卡，所述模块具有视觉上优化的图形定制和良好的弯曲和/或扭转机械强度。
附图说明
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图1图示了根据第一实施例的具有iso 7816-2强制标准化区域（c1-c7）的模块；
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图2示出了图1模块的接触垫的分隔线、段的实现步骤；
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图3示出了图1模块的优选弯折线，因此为弱化（fragilisation）线；
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图4示出了完成前面的图中的线、段的线、段的实现步骤；
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图5示出了根据第一实施例获得的进行了图形定制的最终模块，并示出了完整的图案或标志；
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图6和图7分别示出了要在模块上实现的第二绘图及其相对于iso 7816-2接触垫的布置；
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图8示出了结合有浅表标记的用于实现图7模块的接触垫的分隔线、段的实现步骤a-d；
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图9示出了根据本发明的一个可能的一般实施例的本发明方法的步骤。
具体实施方式
26.作为前提，各图的相同附图标记指代相同或相似的组成部分。
27.图1b中示出了设有图1a的公司（大通曼哈顿银行）的标志或商标的定制模块。它是根据本发明的第一实施例。它包括iso 7816-2强制标准化区域（c1-c7）。
28.根据该实施例的一个可能步骤：考虑iso c1-c7区域的位置以用于该模块的图形定制。这些iso标准区域是整体的金属区域，不能更改它们以使得能够实现与相应的接触式读取器的连接器的电气接触。
29.这些区域c1-c7应位于或包含六个接触垫p1-p7；这些垫应电绝缘以避免它们之间的任何短路。在这里，定制设计变得更容易，因为区域c1-c7落入通常分离的接触垫位置。然而，并非所有请求的图形定制设计都可以基于此规则（尤其参见图7）。
30.在图2中，根据后续步骤，限定该定制所需的特定蚀刻线2a。线2a（包括2ac2、2ac6）对应于应保留在常规蚀刻设计（电化学、切割或其他）中的那些线。
31.技术优势如下：
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可接纳集成电路芯片的位置e不受限制；
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穿过绝缘基材以（特别是通过焊线）互连芯片接点和接触垫p1-p7的芯片互连穿孔的位置（未示出）易于管控；
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只有线2a可能在预定弯折处弱化芯片的机械强度（图3的5d、5g、6h、6l，用于常规标准构造）；
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实现了模块的可靠性（接触垫的分隔线尽可能被打破，以免在模块的金属层中笔直地横向和纵向延伸（如图3的线5d、5g、6h、6l）并引起接触垫金属层的预定断裂线），因此弱化的风险非常小；
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金属化p1-p7的设计是可能的，无需用于电子芯片互连的导电通孔，也无需借助于绝缘基材的两个相对面上的金属化、金属化载体。因此可以降低成本；
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仅在绝缘基材的承载外部接触部这一侧的标准镀金属（或蚀刻）是可能的，还使得能够降低成本。
32.图3中示出了在对完整蚀刻的模块在整个金属化（接触垫）厚度上进行的弯曲/扭转机械测试中对弯折轴5d、5g、6h、6l的分析。在机械弯折测试（弯曲/扭转）中，模块的机械强度存在很大的可靠性风险。
33.图4中示出了实现部分线、段、点的第二部分2b的步骤，第二部分2b补完图2的部分线、段、点的第一部分2a或与其互补。根据另一后续步骤，优选地在对接触垫p1-p7镀金或镀钯之后实现线或段的部分2b。
34.对于这些第二部分2b，本发明的方法可以提供用ir、uv、红色、蓝色或绿色激光中的特定波长实施激光标记，以实现这8个线、段部分，并完成对应于标识2（图1a）的图1b的图案2的图形定制。
35.这些线2b可以有非常小的仅几纳米的深度，例如小于1nm或5nm或者小于15nm。在该示例中，这些线大约5nm深。这些线可以介于1至15nm之间。此类模块上金的最小厚度可以是40nm（标准厚度可以是70nm，最大110nm）。
36.优选地，浅表线2b不穿过贵金属（如金或钯）层的整个厚度；它们对图5中获得的最终模块1的可靠性或机械强度没有影响。
37.一方面包括分隔2a接触垫p1-p7和浅表标记2b的这两个步骤（实现2a和2b）的结合在更容易地获得模块的图形定制方面是有效的。
38.本发明令人惊讶地使得能够获得形状比现有技术大得多的标志外观，同时更经济并且更少承受机械可靠性问题。接纳电子芯片的区域“e”可以更大。这使得能够接纳需要更大面积或最大体积的芯片，而不受通常位于电子芯片周围的分隔线2a的约束。
39.激光技术现在能够以良好的精度、分辨率和周围环境抗性（不会烧坏表面或造成一定程度的暴露于大气侵蚀）蚀刻这些第二浅表部分（线、段、点），其宽度约为100nm，仅有非常小的纳米级深度（几纳米）。
40.图5所示的激光标记2b的另一益处如下：如果需要模块上的暗中央区域10，则在芯片的位置“e”上方。可行性研究表明，如果暗区10位于模块的中央（并且大于芯片的尺寸），则在可靠性测试（iso 7610三辊弯曲标准测试）中会出现缺陷。
41.因此证实了结合标记线2a、2b的两个不同方法来构成图形图案2的益处。
42.图6和图7示出了只能借助于本发明的方法实现的另一种设计或图案（或图形）。
43.图6的花样或图案（图形）12在今天是困难的甚至是不可行的（不兼容iso 7816-2）。它包括不中断的圆作为客户实现的约束。
44.在初始花样中，正常分离的接触区域p1-p7被短路。
45.iso垫c1至c7在界定在最外层两个同心圆之间的区域处全部具有连续的共同金属部分。
46.因此，接触区域不符合iso 7816-2，并且对于任何目标是以最佳方式（以本发明的优势）实现定制模块的制造商而言，该图案12原则上是不可接受的。
47.然而，借助于在必要时进行微小的可选尺寸调整，并且主要借助于本发明，图案12可以借助于两种不同标记方法的结合（其中之一是完全（或整体）电分隔或绝缘接触垫p1-p7）而实现。借助于本发明，现在可以提出满足客户施加不中断的圆的约束的优化的定制设计、绘图或图形图案。在此，金属化外表面上的浅表激光标记不会影响iso 7816-2（c1-c7）强制区域的完整性。
48.机械可靠性不受实现分隔接触垫p1-p7的圆或圆部分12a（第一曲线）的影响。通过延长或补完属于定制图形图案12的圆或圆部分12a（第一曲线）并在整个厚度上分隔接触垫p1-p7，机械可靠性也不受在金属化上浅表地引入的圆或互补圆部分12b（第二曲线）的影。
49.在图9中，现在根据一个可能的一般实施例来描述本发明的方法的重要步骤100和200。该一般实施例涵盖了上述两个实施例或示例。
50.根据一般实施例的优选特征，描述了制造具有限定图形样式2或12的金属化接触部（p1-p7）的标准芯片卡模块1的方法。
51.该样式2或12可以包括尤其由线、段、点形成的可见部分，并且其第一部分（2a、12a）在其厚度上完全穿过金属化接触部（p1-p6）（以使它们彼此电绝缘），并且其第二部分（2b、12b）通过在金属化接触部（p1-p6）的上外表面上进行标记而仅浅表地形成。
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在根据针对该优选一般实施例的示例的步骤100中，根据该实施例的方法可以提供以下作为特征：形成图形图案2、12的可见部分的第一部分。该步骤提供调整可见部分的该第一部分与接触垫的分隔线2a、12a（或使二者重合）（或相反：使经过图案部分附近的分隔线与这些相同的图案部分重合）。
53.调整可以包括对图案进行或多或少显著的放大或缩小操作。在不改变图案的整体外观的情况下，可以在模块的各垫上重新限定或重新定位分隔线，以便与图案的线、曲线、点的部分重合。
54.可以优选地进行尺寸调整（置于模块的格式）（根据要呈现的样式而是可选的），以便具有尽可能大的图案以获得更好的可见性。在图1b中，图案2被调整为在区域c1-c7之间。
55.图案2的竖直（沿y轴）部分（2ac2）优选地置于尽可能靠近标准化区域c2的位置，同时在图2中的图案2的竖直（沿y轴）部分（2ac6）置于尽可能靠近区域c6。因此，尤其是部分2ac2和2ac6将能够分别与分隔线2a的分隔接触垫p2与接触垫p5的部分重合以及与分隔线2a的分隔垫p5和垫p6的部分重合（或被调整至这些分隔线处）。
56.与此相对，在图8（b）中，图案12被定位为只有一个部分被置于标准化区域c2和c6之间（及其附近），同时图案12的另一互补的外周部分可以与这些相同的标准化区域c2和c6部分重叠。
57.图案12的大体竖直（沿y轴）的弯曲部分（12ac2）在此优选地置于尽可能靠近标准化区域c2的位置，同时图8（b）上的图案12的大体竖直（沿y轴）的弯曲部分（12ac6）被置于尽可能靠近区域c6。因此，图案12的部分12ac2和12ac6将（为了图形样式或绘图的需要）能够分别与弯曲分隔线12a的用于分隔接触垫p2和接触垫p5的部分和用于分隔接触垫p5和垫p6的另一部分重合或被调整至这些位置。
58.与图形图案12的部分重合的分隔线12a也可以被确定为使得它们不会分别在模块
的预定机械强度弱化线处（图3的5g、5d或6h、6l）在模块的整个高度（沿y轴）或整个宽度（沿x轴）上笔直地延伸。
59.接下来，使图案12的与区域c1-c7相邻的部分（例如，内圆）与（圆弧状的）分隔线12a重合，这里例如要在接触垫p2和p5然后是p5和p6之间进行电分隔或绝缘——图8（c）。
60.在此，在图2中，可见部分的第一部分（2a，12a）与接触垫的分隔线重合。（随后将看到，浅表的第二部分（2b、12b）可以延伸穿过所述接触垫（p1-p6）或标准化区域c1-c7）或在其之上。
61.分隔部的第一部分（2a、12a）可以借助于电化学蚀刻、机械切割、等离子体金属沉积、在fpc（“fine powder coating”，（细粉涂覆））或lift（“laser induced forward transfer”，激光诱导正向转移）型的绝缘基材上沉积导电材料的方法、各种导电材料喷涂、升华、真空蒸发、喷射方法中的接触垫形成方法来获得。在该示例中，垫优选地通过电化学蚀刻来分隔。
62.根据本发明的优选实施例的一个特征，第二部分（2b、12b）与第一部分连续地实现，以形成图形样式2或12。为了说明这一点，根据优选的一般实施例的方法可以优选地包括步骤200：
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在根据针对该一般实施例的示例的步骤200中，根据该实施例的方法可以作为第二特征提供与第一部分2a、12a连续地并且在接触垫的外表面上形成图形图案2、12的可见部分的第二部分2b、12b的步骤。图案部分的该第二部分2b或12b与图案2或12的其余部分（不同于第一图案部分）重合。
63.此步骤也可以适用于前面描述的两个示例。
64.为了更好的可见性，连续形成2b、12b也优选地进行以具有尽可能大的图案，该图案延伸超出标准化区域c1-c7朝向模块的外围边缘。因此，图形图案2、12的可见部分的第二部分2b、12b浅表地形成或标记在接触垫上，在此确保与第一部分2a、12a的连续性或延长。部分线、部分曲线或点的第二部分（或甚至表面）不能在该第二部分处使模块的各接触垫在其整个厚度上完全分隔。
65.在图4和图8的示例中，第二部分2b、12b可以延伸穿过所述接触垫（p1-p6）或标准化区域c1-c7或与它们部分重叠。
66.可以观察到，第二部分2b、12b的竖直线（沿y轴）可以是接触垫p1-p7的分隔线2a、12a（对应于图3的5d或5g）的延长，而没有影响或弱化模块的弯曲/扭转机械强度。
67.同样可以观察到，第二部分2b、12b的水平线（沿x轴）可以是接触垫的分隔线2a、12a（对应于图3的6h或6l）的延长，而没有影响或弱化模块的弯曲/扭转机械强度。
68.浅表上的第二部分（2b、12b）可以借助于本领域技术人员已知的在金属化的上表面上浅表地标记表面的各种方法获得。
69.后者可以选自激光蚀刻、电化学蚀刻、磨粒喷射、喷墨印刷、丝网印刷、增材或减材标记方法。在该示例中，标记是通过烧蚀激光进行的。它的深度可以是几纳米，特别是2至5nm，或者在5至15nm之间。
70.关于图形样式的可见部分，在所有示例中，可见部分可以由任何几何形状形成，可以包括线、段、直线或曲线、圆、点、点线、折线、其表面状态明显不同于相邻区域的有对比度的表面或区域。在该示例中，标记优选地通过由计算机辅助装置操控的激光来执行。
71.接触垫的具有一定宽度的分隔槽可以填充任何颜色的绝缘体。为了保证部分2a、12a分别与2b、1b的连续性，可以在金属化上连续地进行与2a、12a相同宽度的标记2b和12b。优选地，激光标记在贵金属保护层中产生深度较小（几纳米）的凹槽。
72.这种浅表凹槽会导致浅表材料的折射率不同，从而导致表面着色不同。
73.该凹槽可以通过绝缘或导电材料的印刷、特别是喷墨来着色。替代地，标记可以通过在接触垫的表面上添加材料、优选地导电材料来添加。浅表添加标记可以是也为几纳米的导电沉积。
74.因此，获得了具有金属化接触部p1-p6的标准芯片卡模块1，金属化接触部p1-p6限定了包括由线、段或点形成的可见部分的图形样式，其中的第一部分2a、12a在其层厚度上完全穿越或分隔金属化接触部（p1-p6），并且其中的第二部分（2b、12b）仅在金属化接触部（p1-p6）的上外表面上浅表地形成。
75.根据本发明示例的该模块的特征可以在于第二部分2a、12a，其被设置为第一部分的连续或延长，以形成定制图形样式2或12。
76.与此相反，在现有技术中，特别是来自sps公司的某些模块，定制需要局限于通常位于p5中央的接触垫的表面。
77.本发明的优势在于使得能够在与垫p5相对的位置“e”（图2或图8c）中接纳具有大体积或表面积的芯片。
78.因此，本发明使得能够（在卡体中嵌入或固定所有示例中描述的定制模块之一之后）获得这样的芯片卡：其模块进行了在尺寸更大和/或机械强度（没有机械弱化的风险）上优化的图形定制。