专利名称：有近场通讯嵌入式天线的卡式信息记录介质及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具有用于近场通讯(Near Field Communication, NFC)的嵌入式天线的卡式信息记录介质及其制造方法。
背景技术：
随着现今电子信息通讯技术的发展，使得用户可以不受时间和地点限制地自由使用无线通信服务的移动通信终端已广泛传播。这种移动通信终端具有多媒体功能和无线通信功能，并且具有越来越多的功能，以满足用户的需要。通常，在移动通信终端上安装用于存储用户相关信息(诸如用户识别码或注册手机号)的SM卡。这种SM卡的例子包括安装在GSM式通信终端上的SM、安装在CDMA式通信终端上的USIM(Universal Subscriber Identity Module,通用用户识别模块)以及安装在GSM式和CDMA式通信终端上的R_SM(漫游用户识别模块)。近来，已经尝试向移动通信终端应用NFC(近场通讯)技术作为小额支付手段，以替代RFID(Radio Frequency Identifiication,射频识别)。NFC技术包括以下组成部分，诸如通过电感耦合操作的通信界面和包括读取器模式和卡片仿真模式的两个或多个操作模式。制造移动终端从而将NFC天线嵌入移动通信终端中或将天线嵌入负责安全的SIM卡中来进行通信的方法被认为可以利用NFC技术提供各种服务。图IA是根据现有技术的具有嵌入式天线的RFID读取器USM的平面图。图IB是根据现有技术的具有嵌入式天线的RFID读取器USIM的示意性剖视图。如图IA所示，通过将SM存储器110安装在SM卡100的PCB上和通过利用蚀刻过程在除SIM存储器110之外的空间设计天线图案，形成天线120。当在SM卡100中形成天线120时，将单个馈送端口焊盘增加到SM卡100中并且与通过蚀刻过程经由预先形成在SM存储器110中的接地(GND)引脚130形成的天线120连接。就是说，天线120的馈送引脚140与单个馈送端口焊盘连接，以将信号传送到电路板200或从电路板200接收信号，并且天线120的馈送引脚140通过用于接地的SM存储器110的接地引脚130与电路板200连接。然而，需要无源元件将RFID读取器和标签增加到US頂设备(例如，US頂卡)。因此，在安装包括无源元件和适于应用在USIM设备上的单元的天线时，厚度受到限制。当在US頂设备上安装天线时，天线的长度取决于频率或波长。因此，当频率低时，问题在于不容易制造包括环形天线的USM设备。长期使用会导致接触部(见图1B)劣化，从而导致接触失灵，由此降低性能指数或、导致设备故障。多数安装有USM设备的移动通信终端的插座由导体形成。因此，从RFID读取器辐射的磁场(H场)被导体干扰，由此导致识别性能减弱和识别失败。需要制造移动终端的外部结构或使上盖和下盖彼此隔开的方法，从而将天线插在上盖和USM插座之间，这导致额外地增加成本。上述现有技术是在发明人提出本发明时掌握的技术信息，或者是提出本发明的过程中所学到的信息，并且不能因而被认为是在提交本发明之前已经公知的技术信息。
发明内容
本发明的一些方面的优点在于，提供一种具有用于NFC通讯的嵌入式天线的卡式信息记录介质及其制造方法，该卡式信息记录介质可以通过在USIM设备中嵌入NFC单元和环形天线提高NFC USIM设备的兼容性和可移植性。 本发明的一些方面的另一优点在于，提供一种具有用于NFC通讯的嵌入式天线的卡式信息记录介质及其制造方法，该卡式信息记录介质可以通过仅向移动终端的操作系统增加应用来减小由通讯单元的增加所产生的终端基板更换成本，并且允许在安装有USIM设备的不同类型移动终端之间进行NFC通讯。本发明的一些方面的又一优点在于，提供一种具有用于NFC通讯的嵌入式天线的卡式信息记录介质及其制造方法，该卡式信息记录介质可以通过向移动终端仅安装USIM设备而不增加具有天线功能的任何模块或任何组件而执行NFC和RFID读取/标签功能。本发明的一些方面的再一优点在于，提供一种具有用于NFC通讯的嵌入式天线的卡式信息记录介质及其制造方法，该卡式信息记录介质不需要任何具有天线功能的组件或者不需要使移动终端的内侧/外侧变形，从而不会产生额外的花费并且可以通过包括铁氧体片而提闻识别范围。 从下面的描述中，将容易地理解本发明的其它优点。根据本发明的一个方面，提供一种卡式信息记录介质，包括第一层PCB ;第二层PCB,布置在所述第一层PCB的下面，并且安装有NFC通讯单元和USM卡单元；以及第三层PCB,布置在所述第二层PCB的下面，其中，天线图案分别形成在所述第一层PCB的上表面和所述第二层PCB的上表面上，并且所形成的天线图案互相电连接。铁氧体片可以被布置在所述第二层PCB和所述第三层PCB之间。所述NFC通讯单元和所述USM卡单元的布线图案可以形成在所述第二层PCB的下表面上，并且用于与安装有所述卡式信息记录介质的终端电连接的接触部可以形成在所述第三层PCB的下表面上。通过层压过程可以使所述第一层PCB、所述第二层PCB和所述第三层PCB成为一体。所述卡式信息记录介质可以是SIM卡和USIM卡中的一个或多个。根据本发明的另一方面，提供一种卡式信息记录介质的制造方法，包括以下步骤形成安装有NFC通讯单元和USM卡单元的第二层PCB ;在所述第二层PCB的上表面和下表面、布置在所述第二层PCB上面的所述第一层PCB的上表面、以及布置在所述第二层PCB下面的第三层PCB的下表面上形成导体；蚀刻形成在所述表面上的所述导体，从而在所述第一层PCB的上表面和所述第二层PCB的上表面上形成天线图案，从而在所述第二层PCB的下表面上形成用于所述NFC通讯单元和所述USM卡单元的布线图案，并且从而在所述第三层PCB的下表面上形成用于与终端电连接的接触部，所述终端安装有所述卡式信息记录介质；以及执行层压过程，以使所述第一层PCB、所述第二层PCB和所述第三层PCB成为一体。形成所述第二层PCB的步骤可以包括将NFC通讯单元和USM卡单元安装在第二子PCB上的步骤；以及将第一子PCB安置在所述第二子PCB上面，然后层压所述第一子PCB和所述第二子PCB的步骤。形成在所述第一层PCB的上表面和第二层PCB的上表面上的所述天线图案可以互相电连接。在执行层压过程的步骤中，可以将铁氧体片布置在所述第二层PCB和所述第三层 PCB之间。所述卡式信息记录介质可以是SIM卡和USIM卡中的一个或多个。根据本发明的又一方面，提供一种卡式信息记录介质，包括PCB，所述PCB具有通过利用蚀刻过程形成在该PCB上表面和下表面上的环形天线图案和布线图案；NFC通讯单元和USIM卡单元，水平地安装在所述PCB的上面；以及成型材料，形成在所述PCB的上面，从而覆盖所述NFC通讯单元和所述USIM卡单元。铁氧体片可以布置在所述成型材料中，从而与所述NFC通讯单元和所述USM卡单兀隔开。形成在所述PCB的上表面和下表面上的所述环形天线图案可以互相电连接。所述成型材料可以是绝缘树脂。根据本发明的再一方面，提供一种卡式信息记录介质的制造方法，包括以下步骤在PCB的上表面和下表面上形成导体，然后通过利用蚀刻过程在所述上表面和所述下表面上形成环形天线图案和布线图案JfNFC通讯单元和USIM卡单元水平地安装在所述PCB的上面；以及用成型材料覆盖所述PCB的上面，从而将所述NFC通讯单元和所述USIM卡单元容纳在所述成型材料中。覆盖所述PCB的上面的步骤可以包括用所述成型材料初次覆盖所述PCB的上面，从而将所述NFC通讯单元和所述USIM卡单元容纳在所述成型材料中的步骤；将铁氧体片布置在所述成型材料的上表面上的步骤；以及第二次覆盖所述铁氧体片的上面，从而容纳所述铁氧体片的步骤。形成在所述PCB的上表面和下表面上的所述环形天线图案可以互相电连接。所述成型材料可以是绝缘树脂。根据附图、所附权利要求和详细的说明书，本发明的其它方面、特征和有线将变得显然。根据本发明的方面，可以通过在USM设备中嵌入NFC单元和环形天线提高NFCUSIM设备的兼容性和可移植性。还可以通过仅向移动终端的操作系统增加应用来减小由通讯单元的增加所产生的终端衬底更换成本，并且允许在安装有USIM设备的不同类型移动终端之间进行NFC通
o还可以通过向移动终端仅安装USM设备而不增加具有天线功能的任何模块或任何组件而执行NFC和RFID读取/标签功能。不需要增加任何具有天线功能的组件或者不需要使移动终端的内侧/外侧变形，从而不会产生额外的花费并且可以通过包括铁氧体片而提高识别范围。
图IA是根据现有技术的具有嵌入式天线的RFID读取器USM的平面图；图IB是根据现有技术的具有嵌入式天线的RFID读取器USIM的示意性剖视图；图2A是概念性地示出根据本发明实施例的具有嵌入式天线的USIM设备的平面构造的视图；图2B是根据本发明实施例的具有嵌入式天线的USIM设备的示意性剖视图；
图3是流程图，示出根据本发明实施例的具有嵌入式天线的USM设备的制造过程的流程；图4A至4E是示出根据本发明实施例的具有嵌入式天线的USM设备的制造过程步骤的示意图；图5A是根据本发明另一实施例的具有嵌入式天线的USIM设备的示意性剖视图；图5B是示意性示出根据本发明另一实施例的具有嵌入式天线的USIM设备的制造过程的示意图。
具体实施例方式本发明可以修改为各种形式，具体实施例将在下面进行描述和示出。然而，所述实施例不意在限制本发明，而是应该理解为本发明包括属于本发明的宗旨和技术范围的所有改进、等同变换和替换。如果提及一个元件“联结”或“连接”到另一元件，则应该理解为该元件直接联结或连接到另一元件或有其它元件插置在其间。相反，当提及一个元件“直接联结”或“直接连接”到另一元件，则应该理解为其间未插置其它元件。在以下描述中使用的术语仅意在描述具体实施例，而不意在限制本发明。单数表达方式包括复数表达方式，只要它可以清楚地区分识别。诸如“包括”和“具有”的术语意在表示存在下面的描述中所使用的特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其结合，并且因而应该理解，不排除存在或增加一个或多个其它不同特征、数量、步骤、操作、元件、组件或其结合的可能性。说明书中描述的术语“单元”、“器”、“模块”等表示用于执行至少一个功能或操作的单元并且可以通过硬件、软件或硬件和软件的结合来实现。在参照附图描述本发明时，在所有附图中，用相同的附图标记或记号表示相同的元件，并且省略其重复描述。当确定包括在本发明中的现有技术的详细描述会模糊本发明要旨时，可以省略其详细描述。尽管下面将主要描述USM(通用用户识别模块)设备，作为本说明书中的卡式信息记录介质的例子，但是卡式信息记录介质不限于USIM。图2A是概念性地示出根据本发明实施例的具有嵌入式天线的USIM设备的平面构造的视图。图2B是根据本发明实施例的具有嵌入式天线的USIM设备的示意性剖视图。
如图2A和2B所示，根据本发明实施例的具有嵌入式天线的US頂设备200包括NFC通讯单元210、USIM卡单元220、一个或多个无源元件230和天线120。NFC通讯单元210执行近场数据通讯，以在外部例如以13. 56MHz的频带执行RFID读取功能和/或标签功能。USM卡 单元220与布置在移动终端主体中的基带芯片连接，以执行用户认证、电子交易等。NFC通讯单元210和USM卡单元220可以包括分别构建用于它们的应用的半导体芯片。一个或多个无源元件230包括电阻器、电容器和导体中的一个或多个。天线120使得NFC通讯单元210以非接触式近场通讯方式进行通讯或使得USM卡单元220可以执行RF通讯。如图所示，根据本实施例的具有嵌入式天线的US頂设备200包括三层PCB 240a、240b和240c。天线120形成在各层PCB上。NFC通讯单元210、USM卡单元220和无源元件230安装在PCB层上。在具有嵌入式天线的US頂设备200中，在第二层PCB 240b的上表面和下表面上额外形成天线图案，以提高天线120的功能特性，并且在第二层PCB240b和第三层PCB 240c之间布置铁氧体片250，以增强天线的辐射图案(H场)。根据本实施例的具有嵌入式天线的USIM设备200具有与标准卡式信息记录介质(例如，SIM卡和USIM卡)相对应的尺寸，并且被安装在形成在移动终端后表面上的安装槽中，以执行NFC通讯功能和SM卡功能。因此，不需要使移动终端的外部结构(例如，安装槽)变形并且不需要增加新的模块或天线来安装和使用具有嵌入式天线的USIM设备200。下面将参照图3和图4A至4E描述根据本实施例的具有嵌入式天线的USM设备200的制造过程。图3是流程图，示出根据本发明实施例的具有嵌入式天线的USM设备的制造过程的流程。图4A至4E是示出根据本发明实施例的具有嵌入式天线的USM设备的制造过程步骤的示意图。参照图3，在步骤510，形成安装有NFC通讯单元210、USM卡单元220和无源元件230的第二层240b。如图4A所示，NFC通讯单元210、USIM卡单元220和无源元件230被安装在已经历曝光过程和蚀刻过程的两个子PCB 240b-l和240b-2中的第二子PCB 240b_2上。此时，例如，可以使用引线键合过程和/或倒装芯片过程。其后，使用夹层粘合剂执行PCB层压过程，以层压两个子PCB 240b-l和240b_2。再次参照图3，在步骤520，将导体610a、610b、610c和610d完整地沉积在PCB240a,240b和240c的表面上，从而延伸布线层。就是说，如图4B所示，所述导体沉积在第一层PCB 240a的上表面、第二层PCB240b的上表面和下表面以及第三层PCB 240c的下表面上。再次参照图3，在步骤530，执行钻孔过程，以形成PCB 240a,240b和240c之间的电连接。如图4C所示，通过钻孔过程在PCB 240a、240b和240c中形成接触孔(通孔)。再次参照图3，在步骤540，执行蚀刻和配线过程，以在PCB 240a,240b和240c上形成布线图案和/或环形天线图案。
如图4D所示，通过蚀刻过程在第一层PCB 240a的上表面上形成环形天线，并且所述环形天线通过蚀刻过程在沉积在第二层PCB 240b的上表面上的导体上延伸。就是说，环形天线形成在第一层PCB 240a的上表面和第二层PCB240b的上表面上并且通过接触孔互相电连接。各种电路的布线图案形成在第二层PCB 240b的下表面上，并且USM接触部形成在第三层PCB 240c的下表面上。再次参照图3，在步骤550，在已经历配线过程的PCB 240a,240b和240c上执行层压过程，如图4E所示。此时，可以在第二层PCB 240b和第三层PCB240C之间沉积铁氧体烧结体250，从而增强天线的辐射图案(H场)。图5A是根据本发明另一实施例的具有嵌入式天线的USIM设备的示意性剖视图。图5B是示意性示出根据本发明另一实施例的具有嵌入式天线的USIM设备的制造过程的示 意图。图5A示出的具有内嵌式天线的USM设备200包括单层PCB，并且环形天线图案形成在所述PCB的上表面和下表面上。下面将参照图5B简要描述根据此实施例的具有内嵌式天线的USIM设备200的制造过程。首先，在PCB 240的上表面和下表面上沉积导体，并在其上执行蚀刻过程，以在所述上表面和下表面上形成布线图案和环形天线图案。其后，在形成有所述图案的PCB上安装NFC通讯单元210、USM卡单元220和无源元件230。随后，用绝缘树脂(诸如环氧树脂)覆盖所得的结果层，从而保护安装在PCB 240上的NFC通讯单元210、USIM卡单元220等不受外界冲击影响并保持电绝缘。然后，将铁氧体片250附接到覆盖有绝缘树脂的所述上表面上。通过附接铁氧体片250，可以保护在移动终端的电气环境中会被扭曲的磁场的辐射图案，由此提高识别度。最终，为了保护铁氧体片250不受外部物理冲击影响，再次用绝缘树脂(诸如环氧树脂)覆盖所得结构，以将铁氧体片250容纳在绝缘树脂中。尽管参照实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离所附权利要求中所描述的本发明的要旨和范围的情况下，可以对本发明进行各种改进和变型。
权利要求
1.一种卡式信息记录介质，包括 第一层PCB ； 第二层PCB，布置在所述第一层PCB的下面，并且安装有NFC通讯单元和US頂卡单元；以及 第三层PCB，布置在所述第二层PCB的下面， 其中，天线图案分别形成在所述第一层PCB的上表面和所述第二层PCB的上表面上，并且所形成的各天线图案互相电连接。
2.根据权利要求I所述的卡式信息记录介质，其中，铁氧体片被布置在所述第二层PCB和所述第三层PCB之间。
3.根据权利要求I所述的卡式信息记录介质，其中，所述NFC通讯单元和所述USM卡単元的布线图案形成在所述第二层PCB的下表面上，并且 其中，在所述第三层PCB的下表面上形成接触部，用干与安装有所述卡式信息记录介质的终端电连接。
4.根据权利要求I所述的卡式信息记录介质，其中，通过层压过程使所述第一层PCB、所述第二层PCB和所述第三层PCB成为一体。
5.根据权利要求I所述的卡式信息记录介质，其中，所述卡式信息记录介质是SIM卡和USM卡中的ー个或多个。
6.—种卡式信息记录介质的制造方法,包括 形成安装有NFC通讯单元和USM卡单元的第二层PCB ； 在所述第二层PCB的上表面和下表面、布置在所述第二层PCB上面的第一层PCB的上表面、以及布置在所述第二层PCB下面的第三层PCB的下表面上形成导体； 蚀刻形成在所述表面上的所述导体，从而在所述第一层PCB的上表面和所述第二层PCB的上表面上形成天线图案，从而在所述第二层PCB的下表面上形成用于所述NFC通讯单元和所述USIM卡单元的布线图案，并且从而在所述第三层PCB的下表面上形成用于与终端电连接的接触部，所述终端安装有所述卡式信息记录介质；以及 执行层压过程，以使所述第一层PCB、所述第二层PCB和所述第三层PCB成为一体。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，形成所述第二层PCB的步骤包括 将NFC通讯单元和US頂卡单元安装在第二子PCB上的步骤；以及 将第一子PCB安置在所述第ニ子PCB上面，然后层压所述第一子PCB和所述第二子PCB的步骤。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，形成在所述第一层PCB的上表面和第二层PCB的上表面上的各所述天线图案互相电连接。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，在执行层压过程的步骤中，将铁氧体片布置在所述第二层PCB和所述第三层PCB之间。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述卡式信息记录介质是SIM卡和USIM卡中的ー个或多个。
11.一种卡式信息记录介质，包括 PCB,所述PCB具有通过利用蚀刻过程形成在该PCB上表面和下表面上的环形天线图案和布线图案；NFC通讯单元和USM卡单元，水平地安装在所述PCB的上面；以及 成型材料，形成在所述PCB的上面，从而覆盖所述NFC通讯单元和所述USM卡单元。
12.根据权利要求11所述的卡式信息记录介质，其中，铁氧体片布置在所述成型材料中，从而与所述NFC通讯单元和所述US頂卡单元隔开。
13.根据权利要求11所述的卡式信息记录介质，其中，形成在所述PCB的上表面和下表面上的各所述环形天线图案互相电连接。
14.根据权利要求11所述的卡式信息记录介质，其中，所述成型材料是绝缘树脂。
15.—种卡式信息记录介质的制造方法,包括 在PCB的上表面和下表面上形成导体，然后通过利用蚀刻过程在所述上表面和所述下表面上形成环形天线图案和布线图案； 将NFC通讯单元和US頂卡单元水平地安装在所述PCB的上面；以及 用成型材料覆盖所述PCB的上面，从而将所述NFC通讯单元和所述USIM卡单元容纳在所述成型材料中。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，覆盖所述PCB的上面的步骤包括 用所述成型材料初次覆盖所述PCB的上面，从而将所述NFC通讯单元和所述USIM卡单元容纳在所述成型材料中的步骤； 将铁氧体片布置在所述成型材料的上表面上的步骤；以及 第二次覆盖所述铁氧体片的上面，从而容納所述铁氧体片的步骤。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，形成在所述PCB的上表面和下表面上的各所述环形天线图案互相电连接。
18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述成型材料是绝缘树脂。
全文摘要
本发明公开一种具有用于NFC通讯的嵌入式天线的卡式信息记录介质。所述卡式信息记录介质包括PCB，所述PCB具有通过利用蚀刻过程形成在其上表面和下表面上的环形天线图案和布线图案；NFC通讯单元和USIM卡单元，水平地安装在所述PCB的上面；以及成型材料，形成在所述PCB的上面，从而覆盖所述NFC通讯单元和所述USIM卡单元。因此，通过仅将USIM设备安装到移动终端而不向移动终端增加具有天线功能的任何模块或任何构造，就可以执行NFC和RFID读取/标签功能。
文档编号G06K19/077GK102737272SQ20121010014
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月6日 优先权日2011年4月6日
发明者李炳钰, 白东铉, 赵侦贤, 金垠洙 申请人:安泰科技有限公司