基于SIM 卡卡基不同制作工艺的研究

1 　国内外现行的SIM 卡卡基制作工艺
　　SIM 卡由卡基和芯片两部分组成。卡基上有植入芯片的台阶式芯片槽,SIM 卡的芯片通过多点焊接植入台阶式芯片槽之中与卡基组成SIM 卡,然后经过个性化数据处理,便可以供手机用户使用。SIM 卡卡基的结构见图1 。卡基用PVC 或ABS 材料制作,上下表面分别印刷有可视信息,其上表面开有台阶式芯片槽。

1.1 层压工艺
　　层压工艺是将面料、底料分别整版印刷(通常一版有32 枚或者8 枚卡基) ,面料、中间料、底料采用PVC 或ABS 材料,通过层合机高温高压加热材料至90 ℃,低温高压冷却材料至4 ℃,将面料、中间料和底料层压为一体,形成整版(32 枚或者8枚卡基) 一体的卡基,再通过专用冲切设备冲切成没有台阶式芯片槽的单枚卡基。最后用单卡铣槽机逐枚铣槽完成单枚卡基制作。

　　这种层压制作工艺的特点是整版印刷、层合和冲切成本低,效率高;但是单枚卡基铣槽效率低,由于台阶式芯片槽的尺寸公差在(12. 04 ±0. 05) mm ,要求铣槽精度很高,所以SIM 卡卡基成品率低。铣槽设备、厂房及操作检测人员需要大量的投入,因而使得SIM 卡卡基制作成本很高,同时产能提高受到制约。
1. 2 注塑工艺
　　注塑工艺是将ABS 颗粒状材料165℃熔化,通过铸塑机高压注入卡基注塑模具并瞬间冷却至20℃,直接铸造成带有台阶式芯片槽的单枚卡基,然后使用单卡印刷机完成卡基面料和底料可视信息的印刷。
　　这种注塑制作工艺[1 ] 的特点是设备(铸塑机、注塑模具、单卡印刷机) 投入高、卡基成品率高、印刷效率低、印刷成本高。
　　由于卡基厚度仅为0. 81mm ,而长宽分别为85. 6 和54mm ,芯片槽的尺寸为12. 04mm ×13. 04 mm ,因此对注塑模具的加工制作要求很高,注塑模具的开腔数目受到制约。目前国内使用的SIM 卡卡基制作注塑模具一般为4 腔或8 腔模具,基本上都依赖进口,因此设备购置费用很高。由于采用单卡印刷,印刷设备、厂房及操作人员同样需要大量的投入,使得SIM 卡卡基制作成本高而产能低。

2 　国内SIM 卡卡基制作新工艺
　　为了改善现行SIM 卡卡基制作工艺中设备投入费用高,卡基制作成本高、产能提高受到生产设备的制约等不足,近年来通过反复的实验,研制出一种SIM 卡卡基制作的新工艺。这种工艺的特点是,卡基上的台阶式芯片槽通过对面料、中料分别冲孔,然后再将面料、中料和底料层合而成。该工艺通过整版印刷[2 ] 、冲孔和层合,可使得SIM 卡卡基制作设备投入费用少,制作工序简单,并且使SIM 卡卡基的生产能力不会受到生产设备的制约而大幅提高。
　　这种SIM 卡卡基制作的新工艺见图2 。首先按照台阶式芯片槽6 的台阶深度尺寸和卡基厚度要求,选定不同厚度的面料1 ,中间料2 和底料3 ;分别对面料1 和底料3 进行整版印刷[3 - 4 ] (通常一版有32 枚或者8 枚卡基) ,将SIM 卡卡基上的可视信息印刷到面料和底料上;然后按照台阶式芯片槽的大小尺寸要求,分别在面料1 和中间料2 上,各单枚卡基的台阶式芯片槽的规定位置处冲切成孔7 和孔8 ,面料孔7 的尺寸大于中料孔8 的尺寸,以便层合后形成台阶式芯片槽。由于分别对面料和中料进行多头模具整版冲切,所以面料、中料上的所有孔可以分别一次冲切成型;随后再将带有冲切孔的面料1 和中间料2 与底料3 三层精确定位,精细层合[5 ]即形成了带有台阶式芯片槽6 的整幅多枚卡基4 ;最后一次冲切完成单枚SIM 卡卡基5 的制作。

　　这种SIM 卡卡基制作新工艺与层压工艺比较,不需要单卡铣槽,与注塑工艺比较,不需要单卡铸塑和单卡印刷,因此设备投入数量及费用少,操作检测工作人员少,而整个工序采用整版印刷、整版冲孔,利用多头冲切模具,对层合后的整幅卡基一次进行冲切完成单枚卡基制作,可使SIM 卡卡基产量大幅度提高。采用这种新的SIM 卡卡基制作工艺应该注意以下几点:

1) 将带有冲切孔的面料1 和中间料2 与底料3 层合为一体时,应该严格掌握层合机的温度、压力以及层合时间,以控制卡基和台阶式芯片槽的变形。
2) 在层合前,面料、中间料与底料的3 层叠放是关键的工序,整个叠放工序由“YTJ - P1 型制证拼页机”完成,以保证精确定位和叠放速度。
3) 印刷、冲孔、层合、冲切,每一道工序都是整版进行,要严格准确定位,以保证各个工序的完善衔接。