芯片卡以及用于制造芯片卡的方法
【专利摘要】本发明涉及芯片卡以及用于制造芯片卡的方法。根据一个实施例，提供了一种包含增益天线的芯片卡，其中该增益天线包括电阻率至少为0.05Ohm*mm2/m的材料。
【专利说明】芯片卡以及用于制造芯片卡的方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及芯片卡以及用于制造芯片卡的方法。
【背景技术】
[0002]例如用于电子支付的芯片卡之间的通信可以通过基于接触的接口来实现，例如通过暴露的芯片卡触点(contact)。然而，为此,用户必须把芯片卡插入到阅读器中，这可能使用户感到厌烦。这可以通过使用双接口芯片卡来避免，该双接口芯片卡除了基于触点的接口外还可以通过非接触接口来与阅读器进行通信。该非接触接口可以包括芯片卡天线，该天线包含在该芯片卡中并与该芯片卡中的芯片连接。该芯片和芯片卡天线二者都可以被布置在芯片卡模块上。在这种情况下，该芯片卡天线也可以被称为芯片卡模块天线。
[0003]在电子支付系统中，通常要求当芯片卡和阅读器之间的距离为4cm(或更小)时就发生通信。在该芯片卡模块上可用的区域可能不足以包括尺寸足以允许在上述距离内发生通信的芯片卡模块天线。为了改进通信能力，可以包含另一天线，表示为增益天线(boosterantenna)。该增益天线可被包含在单独层中并且可被包含在该芯片卡中。
[0004]期望提供具有增益天线的芯片卡，以使得可以满足根据例如EMV标准或ISO/IEC10373-6的性能标准的要求。
【发明内容】
[0005]根据一个实施例，提供了一种芯片卡，其包括增益天线，该增益天线包括电阻率至少为0.050hm*mm2/m的材料。
[0006]根据另一个实施例，提供了一种用于制造芯片卡的方法，其包括用电阻率至少为
0.050hm*mm2/m的材料在该芯片卡上形成增益天线。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]在附图中，在不同的视图中同样的附图标记通常指代相同的部分。这些附图不一定是按比例绘制的，而是将重点放在阐述本发明的原理上。在以下的说明书中，通过参照以下的附图，来描述各个方面，其中:
[0008]图1示出了具有芯片卡模块天线的芯片卡模块的背面部分，该天线可与增益天线
一起使用。
[0009]图2示出了一个通信系统，其包括阅读器和芯片卡201。
[0010]图3示出了一个电压图。
[0011]图4示出了根据一个实施例的芯片卡。
[0012]图5示出了根据一个实施例的芯片卡。
[0013]图6示出了 一个流程图。
【具体实施方式】[0014]在以下详细描述中，参照附图，作为说明，附图示出了其中可以实施本发明的特定细节和方面。充分详细地描述本公开的这些方面，以使本领域技术人员能够实施本发明。在不脱离本发明的范围的情况下，可以利用本公开的其他方面，并且可以对本申请做结构的、逻辑的和电的改变。本公开的各个方面不一定是相互排斥的，因为可以将本公开的一些方面与本公开的一个或多个其他方面相结合来形成新的方面。
[0015]图1示出了具有芯片卡模块天线的芯片卡模块100的背面部分，该天线可与增益天线一起使用(例如通过电感耦合)。
[0016]该芯片卡模块100的背面是指与其上布置芯片卡触点的面的相对面，并且该背面是在将该芯片卡模块插入到芯片卡主体后从外部不可见的。
[0017]该芯片卡模块100包括其上布置芯片102的载体112。如图1所示，该载体112可以至少部分透明，从而当从芯片卡模块100的背面来看时，布置在载体112正面的芯片卡触点114是可见的。芯片卡触点114通过接线110与芯片102耦合。
[0018]在载体112的背面上提供芯片外部的线圈104，在这个例子中该线圈包括13个绕组。围绕着芯片102布置所述绕组。该线圈包括位于其末端的末端端子104，该末端端子通过通孔与该载体的正面的触桥118连接。该触桥118通过另一通孔与耦合到芯片102的另一触点108连接。
[0019]该线圈104形成芯片卡模块天线，该天线被触桥118封闭。布置在载体112上的芯片102可以具有例如40pF到IOOpF的内电容，例如在50pF到80pF的范围内。该线圈104的绕组能够包括例如银、铝、铜、金和/或允许并且能够具有至少为40 μ m的宽度的导体，例如大约为60 μ m、大约为80 μ m、大约为100 μ m或一直到大约200 μ m。线圈104的绕组可以例如被布置为在载体112上彼此距离为大约80 μ m。绕组的宽度和绕组之间的距离可以根据线圈104的期望感应率而被调整。
[0020]在这个例子中芯片卡模块100是所谓的模块上的线圈，其包括芯片卡芯片和有芯片卡天线功能的线圈，以允许在芯片和阅读器之间进行非接触通信。该芯片卡模块100可以是双接口芯片卡模块，从而芯片102可以通过基于接触的接口(通过触点114)以及通过非接触接口(通过线圈104)与阅读器通信。为了改善包括芯片卡模块100的芯片卡的通信能力，可在芯片卡上提供增益天线。这在图2中进行了图示。
[0021]图2示出了包括阅读器202和芯片卡201的通信系统200。该阅读器包括天线204，该天线例如被布置在外壳中，在所述外壳上放置着该芯片卡201。芯片卡201包括芯片卡模块206，例如对应于芯片卡模块100和增益天线208。
[0022]增益天线208可被视为充当阅读器的天线204与芯片卡模块206的芯片卡模块天线之间的放大器。增益天线208比芯片卡模块天线有更大的绕组，故能更好地耦合从阅读器202的天线204发出的磁场。增益天线208通过至少一个电感耦合区域210与芯片卡模块206的芯片卡模块天线耦合。
[0023]电感耦合区域210例如是被耦合绕组所包围，所述绕组围绕该芯片卡模块206并因此围绕芯片卡模块天线。
[0024]图3图示了芯片卡模块天线上的增益天线的作用或由阅读器天线204发射的电磁场在芯片卡模块206中感应的电压。
[0025]图3示出了电压图300。[0026]在图300中，增益天线的绕组数量沿着X轴302增加。绕组数量可以指代大于包围耦合区域210的(可选)耦合绕组的绕组。在图2所示的例子中，增益天线208有两个绕组，并且耦合区域210被两个耦合绕组包围。这些绕组数量可以更大或更少，这将影响该芯片卡从该阅读器接收的能量。
[0027]沿着y轴304，由天线204发射的电磁场在该芯片卡模块中感应的电压增加。
[0028]曲线306图示了当绕组数量增加时感应电压增加。对于更大的绕组数量，每个附加绕组带来的电压增加减少，这可以从曲线306的斜率的降低看出来。
[0029]增益天线208的绕组数量可能受限于芯片卡上的可用区域。原则上，增益天线208可以在被芯片卡201的大小所限制的区域内扩展。增益天线可布置在芯片卡201的一个层中。
[0030]芯片卡的电气要求例如由IS0/IEC14443标准，IS0/IEC10373-6标准以及EMVCo标准(EMV标准，适用于非接触芯片卡)，例如EMV非接触通信协议规范2.0.1版给出。一个重要的要求是最小操作场强度，例如在该最小场强度下，芯片卡201和阅读器202之间可发生信号传输。进一步地，最小负载调制振幅(LMA)是重要的。该参数说明了可由负载调制实现的磁场振幅，该负载调制可以导致阅读器202的磁场在典型的操作范围内改变。另一个重要的方面是最大负载效应，该效应涉及到芯片卡201对阅读器202的反作用(retroaction)。芯片卡通过阅读器202的电磁场而操作，并且芯片卡本身产生电磁场又反作用于阅读器202。最大反作用限定了该反作用效应的限度，从而阅读器可以正确操作。
[0031]对于增益天线208的进一步的要求是关于其机械特性。例如增益天线208典型地需要可嵌入在芯片卡内，从而芯片卡尺寸产生了对增益天线的尺寸的限制。进一步地，增益天线208的设计和形状要服从约束，这些约束例如源自于芯片卡201的需要使增益天线保持为空的区域，例如，如在IS0/IEC7810-11标准中所定义的用于浮雕(embossing)的区域。
[0032]根据以上描述的要求，例如期望为芯片卡提供一种增益天线，从而该最大负载效应可以被减到低于一定的限度，如例如IS0/IEC10373-6标准或EMV非接触通信协议规范
2.0.1版所规定的，而无需增加芯片卡的最小操作场强度。该最大负载效应可以例如通过减少增益天线208的品质因数来减小，该品质因数由增益天线208的操作频率乘以感应率，再除以增益天线208的电阻来给出。该品质因数进一步起到优化能量传输的作用。该品质因数能通过增加增益天线208的电阻来减小。
[0033]此外，还期望的是在满足以上描述的要求的同时(例如电气要求)经济地制造增
益天线。
[0034]增益天线208可以通过例如接线技术来被经济地制造，其中可以在衬底表面或载体表面上布置由导线制造的导电结构。例如当满足下述条件时，增益天线208的制造会尤其经济:
[0035]-导线长度≤2.5m。这使得处理周期时间短，因此成本也低。
[0036]-导线直径≥60μ m。这使得处理稳定性高(减少导线断裂的危险)并且处理周期时间短，因此成本也低。
[0037]-断裂强度(breakingstrength)≥200N/mm2。这使得处理稳定性高(减少导线断裂的危险)，并且处理周期时间短，因此开销也低。
[0038]-通过增加增益天线208的电阻来减小品质因数。[0039]根据一个实施例，将符合以上接线技术的使用要求的材料(例如，导线合金)用于该增益天线208，其有足够的电阻率(换句话说特定的电阻)来满足增益天线208 (为了减少其品质因数)电阻增加的需求，同时在关于导线直径和导线长度的限制之内，以及具有一定的断裂强度，因为这些因素对制造成本有直接的影响。
[0040]图4示出了根据一个实施例的芯片卡400。
[0041]芯片卡400包括增益天线401，其中该增益天线包括电阻率至少为0.050hm*mm2/m的材料。
[0042]换句话说，根据一个实施例，用于增益天线的材料具有的电阻率如此高以使得形成该增益天线的导线的直径可以选择为足够高，从而方便制造，同时仍能使增益天线有足够高的电阻，从而得到的品质因数也是低的。 [0043]增益天线可以理解为是布置在芯片卡上的天线，其是除了芯片卡模块天线之外而提供的，即，作为芯片卡模块的一部分的天线，例如是芯片外部天线。该增益天线例如电感耦合到该芯片卡模块天线。该增益天线可以被理解为是放大天线，其将芯片卡从阅读器接收的能量(即该阅读器发射的电磁能量)放大。该增益天线例如是具有比芯片卡模块天线更大的绕组的天线，并且例如围绕该芯片卡模块天线。例如，芯片卡可以具有由增益天线形成的非接触接口(除了其他部件外)。
[0044]该芯片卡例如是符合IS0/IEC7810标准的芯片卡。该芯片卡可以具有通常格式ID-U ID-2、ID-3、ID-OOO或3FF中的任何一种。根据芯片卡的尺寸，可以在芯片卡上布置两个芯片卡模块，以使得该芯片卡其中一端可被插入阅读器中，从而用户可以选择应当使用哪个芯片卡模块。这种情况下，芯片卡模块天线可以被布置在该芯片卡的单独的电感耦合部分中。
[0045]例如，该材料的电阻率至少为0.150hm*mm2/m。
[0046]例如,该材料的电阻率在0.150hm*mm2/m和0.30hm*mm2/m之间。
[0047]在一个实施例中，该材料的电阻率在0.150hm*mm2/m和0.2Ohm^mm2/m之间。
[0048]例如，该材料是铜镍合金(CuNi)、铜锡合金(CuSn)、铜锌合金(CuZn)、铁铬合金(即不锈钢)、铝镁合金(AlMg)、或镍(Ni)中的至少一种。
[0049]这些材料的每一种的电阻率可在0.050hm*mm2/m到10hm*mm2/m的范围，并且其断裂强度≥200N/mm2。
[0050]在一个实施例中，该材料是合金。
[0051]例如，该材料是铜合金。
[0052]该材料例如是CuNilO、CuSn6、CuNi6、或 CuNi23Mn。
[0053]该材料(以及因此该增益天线)例如有至少200N/mm2的断裂强度。
[0054]该增益天线由该材料组成。换句话说，该增益天线可以由该材料制成。这可以适用于所有之前和之后给出的该材料的例子。
[0055]例如该增益天线的长度最多为2.5m。
[0056]例如该增益天线的直径至少为60 μ m。
[0057]该芯片卡可以进一步包括具有芯片卡模块天线的芯片卡模块。
[0058]该芯片卡模块天线例如电感稱合到该增益天线。
[0059]该芯片卡是例如双接口芯片卡。[0060]需要指出的是对于所有给出的值，变化都是可能的，从而等于、低于、或高至/高于该值的参数的声明可以被理解为等于、低于、或高于，相应地高至/高于大约该值。
[0061]例如，该增益天线由CuNilO合金(其中该“10”表示10%的镍，相同的表示方式适用于其它合金)形成，其电阻率为0.150hm*mm2/m，导线直径为80 μ m，断裂强度在320到308N/mm2之间，且导线长度为1.67m。
[0062]图5示出了一个芯片卡的例子。
[0063]图5示出了根据一个实施例的芯片卡500。
[0064]芯片卡500包括芯片卡模块501、增益天线502以及两个浮雕区域503。该增益天线包括耦合绕组504，所述绕组围绕着芯片卡模块501并且被提供用来在增益天线502和芯片卡模块501的芯片卡模块天线之间进行电感耦合。
[0065]可选地，与没有附加导电结构505的增益天线502相比，增益天线502可以耦合于例如包括电阻的附加导电结构505，其可用于增加由增益天线502和附加导电结构505得到的装置的电阻。需要指出的是，通过用以上提到的材料之一(例如如上的CuN1、CuSn、CuZn、不锈钢、AlMg或Ni)形成增益天线502，该附加导电结构505可以是非必要的并且是可以省略的。
[0066]图6中图示了一种形成芯片卡的方法。
[0067]图6示出了 一个流程图600。
[0068]在601中，用电阻率至少为0.050hm*mm2/m的材料在芯片卡上形成增益天线。
[0069]例如通过接线技术，用所述材料形成所述增益天线。
[0070]例如，形成所述增益天线，以使得该增益天线包括所述材料。
[0071]在一个实施例中，形成所述增益天线，以使得该增益天线由该材料组成。
[0072]需要指出的是在图6中图示的方法的上下文中描述的实施例对于芯片卡200是类似有效的，反之亦然。
[0073]虽然描述了特定的方面，但本领域技术人员应当理解的是，在不脱离如所附的权利要求所定义的本公开的各个方面的范围和精神的情况下，可以在形式上和细节上做出不同的改变。因此该范围由所附的权利要求指示，并且落入权利要求的含义和等价范围内的所有改变均被涵盖于此。
【权利要求】
1.一种包括增益天线的芯片卡，其中该增益天线包括电阻率至少为0.050hm*mm2/m的材料。
2.如权利要求1所述的芯片卡，其中该材料的电阻率至少为0.150hm*mm2/m。
3.如权利要求1所述的芯片卡，其中该材料的电阻率在0.150hm*mm2/m和0.30hm*mm2/m之间。
4.如权利要求1所述的芯片卡，其中该材料的电阻率在0.150hm*mm2/m和0.20hm*mm2/m之间。
5.如权利要求1所述的芯片卡，其中该材料是铜镍合金、铜锡合金、铜锌合金、铁铬合金、铝镁合金、或镍中的至少一种。
6.如权利要求1所述的芯片卡，其中该材料是合金。
7.如权利要求1所述的芯片卡，其中该材料是铜合金。
8.如权利要求1所述的芯片卡，其中该材料是CuNilO、CuSn6、CuNi6、*CuNi23Mn。
9.如权利要求1所述的芯片卡，其中该材料的断裂强度至少为200N/mm2。
10.如权利要求1所述的芯片卡，其中该增益天线由该材料组成。
11.如权利要求1所述的芯片卡，其中该增益天线的长度最大为2.5m。
12.如权利要求1所述的芯片卡，其中该增益天线的直径至少为60μ m。
13.如权利要求1所述的芯片卡，进一步包括具有芯片卡模块天线的芯片卡模块。
14.如权利要求1所述的芯片卡，其中该芯片卡模块天线电感耦合于该增益天线。
15.如权利要求1所述的芯片卡，其中该芯片卡是双接口芯片卡。
16.—种制造芯片卡的方法,包括 用电阻率至少为0.050hm*mm2/m的材料,在芯片卡上形成增益天线。
17.如权利要求16所述的方法，包括 通过接线技术，用该材料形成该增益天线。
18.如权利要求16所述的方法，包括 形成该增益天线，以使得该增益天线包括该材料。
19.如权利要求16所述的方法，包括 形成该增益天线，以使得该增益天线由该材料组成。
【文档编号】G06K19/077GK103679251SQ201310532610
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2012年9月25日
【发明者】S·霍夫纳, F·皮施纳, S·兰佩茨赖特, W·辛德勒, P·施坦普卡 申请人:英飞凌科技股份有限公司