基于紙質(zhì)SIM卡基制作中常見(jiàn)問(wèn)題的分析

郝岐峰，韓曉奇

(山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西大同037003)

SIM卡主要應(yīng)用在在移動(dòng)通信領(lǐng)域。作為手機(jī)登錄網(wǎng)絡(luò)時(shí)的鑒權(quán)認(rèn)證,隨著移動(dòng)通信技術(shù)向更多技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域滲透,SIM卡將會(huì)提供更大存儲(chǔ)容量、更高通信速率、更強(qiáng)計(jì)算能力以及更加完善的身份鑒權(quán)體系[1]。 手機(jī)銀行支付、手機(jī)互聯(lián)網(wǎng)常見(jiàn)業(yè)務(wù)等等,SIM卡已經(jīng)成為一個(gè)支持多任務(wù)、多功能的業(yè)務(wù)平臺(tái)。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng),以及國(guó)內(nèi)各大移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商新業(yè)務(wù)的開展和3G、4G業(yè)務(wù)的推廣普及,我國(guó)SIM卡的需求量越來(lái)越大。

傳統(tǒng)SIM卡基如圖1所示,由于采用注塑和層壓[1]的制作工藝以及使用PVC或ABS作為生產(chǎn)原材料,需要大量的能源消耗,并且在制作中會(huì)排放出大量的二氧化碳,不符合國(guó)家節(jié)能減排政策。同時(shí)用戶購(gòu)買SIM卡后,芯片小卡置入手機(jī),其余部分完全廢棄。由于PVC或ABS的不可降解性或者難降解性,給環(huán)境造成很大的污染。

隨著我國(guó)十二五規(guī)劃的出臺(tái),節(jié)能減排和低碳經(jīng)濟(jì)已成為我國(guó)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要內(nèi)容。SIM卡的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)原材料必須試圖得到改進(jìn)。目前,作為中國(guó)移動(dòng)“綠色行動(dòng)計(jì)劃”的一項(xiàng)內(nèi)容,紙質(zhì)SIM卡已經(jīng)開始在全國(guó)推廣。同時(shí)由于紙質(zhì)SIM卡生產(chǎn)工藝的特殊性,將直接提高SIM卡的生產(chǎn)能力,以滿足日益增長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求。

圖1 傳統(tǒng)SIM卡基結(jié)構(gòu)示意圖

1 紙質(zhì)SIM卡基制作工藝及特點(diǎn)

紙質(zhì)SIM卡基結(jié)構(gòu)如圖2所示。紙質(zhì)SIM卡基3，是由ABS混合材料小卡1（以下簡(jiǎn)稱ABS小卡）與紙質(zhì)卡套2鑲嵌組合而成。ABS小卡1上植入芯片,經(jīng)過(guò)個(gè)性化數(shù)據(jù)處理后最終被置入用戶手機(jī)內(nèi)部,是有效使用的部分,SIM卡用戶使用部分性能沒(méi)有任何改變。紙質(zhì)卡套2,即印刷可視信息的部分,也就是用戶采集有用信息后要廢棄的部分,采用紙質(zhì)材料生產(chǎn)可以循環(huán)利用,把對(duì)環(huán)境的污染降到最低[2]。ABS小卡1和紙質(zhì)卡套2分開生產(chǎn),然后鑲嵌組合成完整的紙質(zhì)SIM卡基3。

圖2 紙質(zhì)SIM卡基結(jié)構(gòu)示意圖

目前,國(guó)內(nèi)使用的SIM卡基尺寸為:卡基厚度0.81 mm,長(zhǎng)、寬分別為 85.6 mm、54 mm。 若采用紙質(zhì)卡套與ABS小卡鑲嵌,其中ABS小卡尺寸僅為: 長(zhǎng) 25.00 ± 0.10 mm, 寬 15.00 ± 0.10 mm, 厚0.76～0.84 mm。在ABS小卡上臺(tái)階式芯片槽尺寸是12.04×13.04 mm 。小卡采用ABS混合材料通過(guò)注塑工藝生產(chǎn)。其特點(diǎn)是:

1）由于ABS小卡比SIM卡基尺寸小,采用注塑工藝生產(chǎn)時(shí)在很大程度上減少了PVC或ABS混合材料的消耗,同時(shí)降低了制作過(guò)程中排放出的二氧化碳,符合節(jié)能減排和低碳理念。

2）由于ABS小卡比SIM卡基尺寸小,相比SIM卡基注塑,可以增加注塑模具的開腔數(shù)目,(目前國(guó)內(nèi)使用的SIM卡基制作注塑模具一般為4腔或8腔模具),從而提高ABS小卡的生產(chǎn)能力,并且注塑模具的制作質(zhì)量和ABS小卡的質(zhì)量更容易保證。

3）由于采用注塑工藝,使得芯片槽合格率與銑槽工藝相比明顯提高,可以達(dá)到99.5%以上。

紙質(zhì)卡套即印刷可視信息的部分,由于生產(chǎn)中不需要考慮芯片槽,采用整版印刷[3－4]層合、整版沖切生產(chǎn),生產(chǎn)能力同樣不受限制。ABS小卡和紙質(zhì)卡套分開生產(chǎn),“鑲嵌組合”工序是紙質(zhì)SIM卡基制作的關(guān)鍵工序。在鑲嵌組合工序中,首先要將ABS小卡置入紙質(zhì)卡套上預(yù)先沖切出的小卡孔位置,然后用粘接材料將兩者粘接在一起,整個(gè)工序由機(jī)械設(shè)備完成。為了提高生產(chǎn)效率,紙質(zhì)卡套通常在整版印刷層合后進(jìn)行預(yù)留小卡孔的沖切,而單張卡基的沖切要在鑲嵌組合工序完成后進(jìn)行。

2 紙質(zhì)SIM卡基制作中常見(jiàn)問(wèn)題分析

2.1 ABS小卡和紙質(zhì)卡套的鑲嵌粘結(jié)力

ABS小卡與紙質(zhì)卡套材料不同,在相同外部環(huán)境下變形量不同,要使兩者鑲嵌粘接為一體并且使整個(gè)卡基機(jī)械性能滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),便于順利完成SIM卡后續(xù)生產(chǎn)工序(包括:芯片植入，個(gè)性化數(shù)據(jù)處理，序號(hào)及條碼打印，封裝等)。粘接劑的選用以及粘接工藝都很重要。一方面要求粘接劑具有一定范圍大小的粘接力,同時(shí)要求在整個(gè)粘接工序中粘接劑必須瞬間凝固。鑲嵌粘接力太小,在后續(xù)工序生產(chǎn)中容易使ABS小卡和紙質(zhì)卡套分離。粘接力太大,用戶購(gòu)買SIM卡后不容易將ABS芯片小卡掰下。ABS小卡和紙質(zhì)卡套的鑲嵌粘接只有粘接劑瞬間凝固,才能不影響后續(xù)的生產(chǎn)作業(yè)。因此,ABS小卡和紙質(zhì)卡套的鑲嵌工序是整個(gè)制作工藝的技術(shù)關(guān)鍵。鑲嵌工序完成后通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)確定鑲嵌粘接力大小,使其符合ISO7816－1 1995國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),和GB/T16649－2 2006國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

1）ABS小卡推力測(cè)試,從卡基正面將ABS小卡基推離紙質(zhì)卡套,其推力值120－200 N;從卡基背面將ABS小卡推離紙質(zhì)卡套,其推力值50－90 N。

2）紙質(zhì)SIM卡基動(dòng)態(tài)扭曲測(cè)試,卡基經(jīng)1 000次扭曲后,ABS小卡不從紙質(zhì)卡套上脫落。

2.2 紙質(zhì)卡套的變形影響SIM卡質(zhì)量

紙質(zhì)SIM卡基變形取決于環(huán)境因素 (溫度，濕度，壓力)。其中濕度的影響比較突出。紙質(zhì)SIM卡生產(chǎn)的全部工序通常不在一個(gè)生產(chǎn)環(huán)境下完成,各用戶使用地點(diǎn)環(huán)境因素區(qū)別也很大,因此增加了控制紙質(zhì)SIM卡基變形的復(fù)雜性。通常在生產(chǎn)中考慮環(huán)境因素引起的變形并加以控制外,在倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸?shù)绕渌h(huán)節(jié)還需要采取相應(yīng)措施,以保證從紙質(zhì)SIM卡基到完成紙質(zhì)SIM卡制作的全部工序,最后到用戶使用前變形控制在允許范圍內(nèi)。

紙質(zhì)卡套的紙板采用多層結(jié)構(gòu),經(jīng)高壓表合以增加紙張的致密度,紙張層之間采用一種特殊的粘接劑[5－7],粘接劑固化后在紙張層間形成均勻的張力(類似澆注在水泥中的鋼筋),以增加紙板堅(jiān)挺度和彈性。 對(duì)紙質(zhì)SIM卡基機(jī)械性能測(cè)試從三方面要求:

1）卡片的彎曲剛度要求。對(duì)紙質(zhì)SIM卡基進(jìn)行測(cè)試時(shí),頂住卡片中心點(diǎn)產(chǎn)生的彎曲變形在8 mm左右,在撤除外力后1 min,卡基偏移在1.5 mm以內(nèi)。

2）卡片剛度推力值要求。將兩張紙質(zhì)SIM卡基重疊彎曲8 mm,其推力值在12-14 N之間。

3）卡片彈性推力值損耗要求。兩張紙質(zhì)SIM卡基重疊彎曲8 mm狀態(tài)下延時(shí)20 s,其推力值損耗小于1.0-1.3 N。

2.3 激光打碼出現(xiàn)的問(wèn)題

ABS小卡和紙質(zhì)卡套材料不同,很難實(shí)現(xiàn)打印機(jī)相同參數(shù)下對(duì)ABS小卡和紙質(zhì)卡套同步打碼。而紙質(zhì)卡套印刷可視信息后,激光打碼機(jī)無(wú)法直接在上面打碼。因此需要對(duì)紙質(zhì)卡套的打碼位置進(jìn)行熱敏處理,滿足激光打碼的需要。

熱敏處理分為局部處理和整體處理。局部處理是指對(duì)打碼的位置進(jìn)行局部的熱敏處理。這種方法使制作工藝復(fù)雜,但對(duì)紙質(zhì)SIM卡基的機(jī)械性能幾乎沒(méi)有影響。整體處理是對(duì)紙質(zhì)SIM卡基打碼表面的整體熱敏處理,這種方法工藝簡(jiǎn)單但容易改變紙質(zhì)SIM卡基的機(jī)械性能并且使得制作成本增加。熱敏處理后要進(jìn)行卡基表明的UV固化,以避免遇到保護(hù)模帶封貼密碼后,產(chǎn)生發(fā)黑反應(yīng)使密碼消失。

通常SIM卡可以采用激光打碼方式或噴墨方式在卡基背面打印信息碼。如果采用噴墨方式打碼,就不需要熱敏處理。由于激光打碼的成本和打碼質(zhì)量都優(yōu)于噴墨方式打碼,目前國(guó)內(nèi)SIM卡廠家大部分采用激光打碼,熱敏處理就顯得優(yōu)為重要。打印信息碼測(cè)試要符合以下要求:

1）信息碼顏色為黑色或深藍(lán)色或綠色。

2）信息碼清晰可識(shí)別,分辨率不低于300 dpi,條形碼識(shí)別率不小于99.00%。

3 結(jié)語(yǔ)

紙質(zhì)SIM卡與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行的PVC或ABS SIM卡比較的有益效果為:

1）在生產(chǎn)過(guò)程、制作原材料上減少了能源的消耗和二氧化碳排放對(duì)環(huán)境的污染,符合國(guó)家節(jié)能減排政策。

2）ABS芯片小卡置入用戶手機(jī)內(nèi)部,是有效使用的部分,SIM卡用戶使用部分性能沒(méi)有任何改變。而紙質(zhì)卡套可以被循環(huán)利用,把對(duì)環(huán)境的污染降到最低。

3）ABS小卡和紙質(zhì)卡套分開生產(chǎn),生產(chǎn)工藝上容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能的突破,以滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)要求。

目前,紙質(zhì)SIM卡基的生產(chǎn)工藝還需要進(jìn)一步的完善。在生產(chǎn)中粘接劑的選擇、環(huán)境變化對(duì)卡體變形的影響以及為實(shí)現(xiàn)激光打碼的熱敏處理等問(wèn)題直接影響著紙質(zhì)SIM卡基的質(zhì)量,需要通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)才能最后形成成熟的生產(chǎn)工藝。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,ABS芯片小卡會(huì)最后取代目前市場(chǎng)上見(jiàn)到的所有形式的SIM卡。直接生產(chǎn)的ABS芯片小卡供用戶使用,才是真正意義上符合節(jié)能環(huán)保。但是,目前國(guó)內(nèi)SIM卡廠家不具備對(duì)ABS小卡基完成后續(xù)生產(chǎn)工序(包括:芯片植入、個(gè)性化數(shù)據(jù)處理、序號(hào)及條碼打印、封裝等)的能力,準(zhǔn)確的說(shuō),沒(méi)有對(duì)ABS小卡進(jìn)行芯片植入、個(gè)性化數(shù)據(jù)處理、序號(hào)及條碼打印等工序的設(shè)備,而紙質(zhì)SIM卡基所有后續(xù)工序都可以在現(xiàn)有設(shè)備下完成,因此給紙質(zhì)SIM卡基的推廣應(yīng)用帶來(lái)了契機(jī)。

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