专利名称：便携式数据传输装置和固定件的制作方法
发明涉及一种用于把电信号或者数据非接触地传输至一读写站的便携式数据传输装置，具有一个其中集成有一个具有一个数据存储器的电子电路的数据载体和一个为电子电路配设的耦合元件，该耦合元件相对于电子电路设在或者支承在一个预先确定的空间位置上。此外，发明还涉及一种用于支承数据载体的耦合元件的固定件，在数据载体中，一个电子电路为集成有一个数据存储器的结构，其中，数据载体的电子电路配设有设在一个预先确定的空间位置上的耦合元件。
通常呈票据卡格式的芯片卡的应用领域基于其高的、功能方面的灵活性变得极为宽广并且随着可供使用的集成电路的计算机效率的和存储器容量的提高正在继续扩大。这种芯片卡除了以医疗保险卡、滑动工作时间记录卡、电话卡和类似的卡的形式为目前的典型应用领域之外，将来特别是应用在电子的信用支付、对计算机的取数控制、受保护的数据存储器等等方面。就与终端或者读写站的耦合方式而言，分为接触式芯片卡和所谓的非接触式芯片卡。在接触式芯片卡中，接触是通过具有通常按ISO标准定标的接触面的金属触排进行的。此外，还有非接触式的芯片卡，与接触式芯片卡相比，非接触式芯片卡除具有技术优点外，还为芯片卡编辑者和芯片卡使用人提供了一系列在应用方面有意义的、新的可能性。譬如，非接触式芯片卡不是一定须被插入读卡器，而是有相隔几乎距离工作的系统。一个广阔的应用领域譬如是公共的近郊客运，在公共的近郊客运中，在尽可能短的时间内有尽可能多的人须被检票。除其它长处外，非接触式芯片卡还提供了如下优点，即，在卡的表面看不到技术元件，据此，卡表面的视觉轮廓不通过磁条或接触面被限制。目前可供使用的非接触式芯片卡的缺点首先在于，须设置应纳入芯片卡的附加的器件，如传输线圈或电容器极板。此外，在非接触式芯片卡中需要的、用于把电信号传输给读写站的电子组件是较昂贵的。可借助微波、光信号、电容式耦合或感应式耦合进行信号传输的电路原则上适用作所需的电子组件，其中，由于芯片卡为扁平的结构，所以电容式或感应式耦合最为适用。目前，在绝大多数的非接触式芯片卡中，传输是在感应的途径上进行的，即可用以实现数据传输，又可用以实现能量传输。因此，在卡体中集成有一个或多个感应线圈。这些感应线圈的相宜的方式与处于半导体芯片上的电路接触。电信号的传输是按松耦合变压器的原则进行的，其中，载频譬如处在100至300KHz的范围内或有几个MHz，特别是处于13.56MHz的工业频率的范围内。为此，需要这样的感应线圈，该感应线圈所占的面积在典型情况下为约30至40cm2，这远远大于其面积为约10mm2的半导体芯片的基面，其中，感应线圈通常只有几匝并为扁平结构。通常，半导体元件以预制的模块的形式或直接作为芯片被装配到被蚀刻的线圈上。随后，在制作芯片卡时作为单独构件存在的芯片模块连同感应线圈被叠合到卡体中，其中，为了进行体积平衡，在叠合时或许其上有冲孔的中间薄膜作为内胎薄膜被置入。一是通过ISO-芯片卡的预先给定的最大结构高度(约840μm)，二是基于按ISO标准预先给定的弯曲性能均对设置和建立感应线圈的可想象的可能性并从而对最大可达的磁通密度造成限制。非接触式芯片卡中的一个重要的参数是有效距离，即芯片卡和读写站之间的、在其间可完美无缺地进行数据传输的最大距离。除与读写站的特性有关之外，最大可达的有效距离首先与芯片卡内的感应线圈在与半导体芯片的比例上的匹配并与作为天线工作的感应线圈的有效面积有关，其中，基于预先给定的芯片卡尺寸，感应线圈的面积当然受到了限制。
本发明的任务在于提供一种非接触式的芯片卡装置，用以可提高在非接触式芯片卡在读写站前扫过时的读/写可靠性并可增加最大可达读/写距离。
解决以上任务的技术方案在于权利要求1所述的便携式数据传输装置和权利要求9所述的固定件。
发明规定，数据载体和耦合元件为分别独立的、可相互无关地使用的构件结构，并且设有一个与数据载体的外形尺寸至少部分配合的固定件，该固定件一方面支承数据载体，另一方面把耦合元件支承在相对于数据载体的、预先确定的位置上。
本发明的用于支承为数据载体而设的耦合元件的固定件的特征在于，具有一个底板和一个至少部分地覆盖底板的盖板，该盖板在底板的边部是通过一个支承装置得到支承的，其中，耦合元件是插入底板之中的或插入盖板之中的或插入这两块板之中的。
与早先公开的非接触式芯片卡相比，本发明具有一系列优点。其一，一个在把电信号非接触地传输给读写站时加强天线效应的耦合元件在与芯片卡的给定结构尺寸无关的情况下在可达的最大读写距离方面可被最佳化。据此，耦合元件的结构高度譬如最大可这几毫米，这为采用铁氧体材料作为耦合元件提供了可能，据此，譬如在用户进行非接触式取数控制时可提高读数可靠性并可大大增加最大读距离。其二，具有耦合元件的固定件可任意频繁地被使用并且譬如在抛弃芯片卡后可重新被使用。
在发明的一个优选的实施形式中可规定，固定件为数据载体的包封结构并且至少部分地容纳数据载体。其中，该包封可在任何情况下用作非接触式芯片卡的保护装置并用作装饰载体和广告载体。此外，该包皮还可由透明的或至少部分透明的材料制成，并且据此，在插入该包皮的数据载体中可保证见到数据载体上的字体。
此外，还可有利地规定，耦合元件持久地固定在固定件上，并且固定件和数据载体为可互相脱离的、机械连接的结构或设置的。据此，在数据载体被容纳和固定在固定件之中或之上的情况下，耦合元件相对于电子电路的定位得到保证，并且可保证数据载体和耦合元件之间的极简便的连接和脱离。
在发明的一个特别优选的实施形式中规定，数据载体是一个具有一个集成在芯片卡的卡体中的、与电子电路电气连接的感应线圈的非接触式芯片卡，并且耦合元件具有配属于感应线圈的磁性材料。磁性材料可以是一种作为实心体加入固定件中的铁氧体材料，其中，除传统的铁氧体材料外，还可采用其它适宜的磁性材料。譬如稀土磁性材料，如钛酸钡和类似的稀土磁性材料。在采用这些用于提高装在芯片卡中的感应线圈的磁通密度的铁氧体的情况下，人们按照本发明的原理可不受在原来的芯片卡中无论如何需满足的弯曲性能预定值的束缚；而在把铁氧体材料直接加入卡中时，所需的ISO弯曲试验预定值是无论如何达不到的。
发明的另一优选的实施形式的特征在于，固定件是由塑料制作的，并且耦合元件特别是以塑料粘合的磁颗粒的形式加入固定件中的。在该情况下，固定件在弯曲性能方面也可达到在芯片卡中规定的标准给定值。
在发明的一个特别优选的实施形式中规定，固定件为以口袋的形式用于至少部分地容纳数据载体的结构，该口袋具有一个底板和一个至少部分地覆盖底板的盖板，该盖板在底板的边部是借助一个支承装置受到支承的。其中，支承装置可为基本上U形的间隔物和/或各个分布在底板边部上的、相互有间距的间隔桥结构。在该实施形式中，耦合元件或者是可只加入平行于芯片卡的固定件的一个侧壁内的预定位置上或者是为了大大提高天线效应可加入固定件的平行于芯片卡的两个侧壁内。
从下面借助于附图对实施例的描述中说明发明的其它特征、优点和适用性。附图所示为
图1发明的一个实施例中的具有一个数据载体(非接触式芯片卡)和一个支承耦合元件的固定件的便携式数据传输装置的截面总示意图；图2另一实施例中的数据传输装置的示意截面图；图3另一实施例中的数据传输装置的示意截面图。
发明的在图1至3中所示的实施例包括一个用于把电信号或数据非接触式地传输给一个在图中未示出的、固定的读写站的便携式数据传输装置1，具有一个以商业上通常的非接触式芯片卡为其表现形式的数据载体2和一个由磁性材料制作的耦合元件3。非接触式芯片卡2包括一个票据卡格式结构的、由塑料制作的卡体11，在卡体内集成有一个建立在半导体芯片上的、具有一个数据存储器的电子电路和一个与以上电子电路相连的感应线圈，其中，感应线圈的线匝在利用芯片卡2的最大的卡面积的情况下占据大致相当于卡体11的外部尺寸的面积。这种具有集成的感应线圈和半导体芯片的非接触式芯片卡的制作对专业人员而言是熟知的，因此，无须在此详加描述。
按照发明，设有一个与数据载体2的外部尺寸至少部分地配合的固定件4，该固定件4是支承数据载体2，二是相对于数据载体2把耦合元件3支承在预先确定的位置上。耦合元件3持久地固定在或注入在固定件4上。在图1至3中所示的优选的实施例中，固定件4是一个以一个用于几乎完全(图1和2)或完全容纳(图3)数据载体2的口袋为表现形式的、用于保护非接触式芯片卡的护套，该口袋具有一个底板5和一个至少部分地覆盖底板5的盖板6，该盖板6借助一个支承装置7支承在底板5的边部上，其中，支承装置7为基本上U形的间隔物结构。U形的间隔物7譬如是粘结在底板5的边部上的，并且支承被粘结在间隔物7上的盖板6，使盖板6距底板5有一段确定的距离。据此，在图1至3中所示的固定件4在三侧上是靠支承装置7封合的，只有一侧是敞开的。或许透明的底板6和盖板6是分别由柔性的、抗机械疲劳的和尺寸稳定的塑料，如聚碳酸盐或者聚酯制作的。也由多个薄膜构成的盖板6的总厚度譬如为0.25mm至2mm。支承装置7的高度的确定准则在于，可保证数据载体2轻易地插入固定件4中，所以该高度譬如为略多于840μm。在发明的另一在图中未示出的实施例中，替代U形的间隔物7，支承装置可为各个分布在底板5的边部上的、相互有间距的间隔桥结构，在该情况下，固定件4在其三个边部不是完全封闭的，而是在盖板6和底板5之间具有空隙，据此，数据载体2可更容易地插入固定件4中。在发明的固定件的另一也在图中未示出的实施例中，底板的材料和盖板的材料相同。这种固定件譬如为如上简单结构，即一块唯一的、其面积比芯片卡面积多一倍的盖板在中心处被折叠并譬如在其三个边侧借助具有粘结面的U形间隔物粘合在一起。在另一实施形式中，为了更便于制作，盖板的被支承在底板边部上的部分为支承装置结构，据此，盖板和支承装置为一体结构。其中，盖板的构成支承装置的边段可以是深拉伸的、压制的、折叠的和弯曲的、或是通过其它方法建立的。
在图1所示的实施例中，在盖板6内夹有一层薄的、片形的铁氧体12，铁氧体板12的基面几乎完全等于于数据载体2的相应的外部尺寸。在该情况下，盖板6由两个其面积相同的、在其间夹有铁氧体板12的塑料薄膜构成，这两个塑料薄膜的边部是相互焊接的。
在图2所示的实施例中，在盖板6中和在底板5中均夹有铁氧体8和9，铁氧体的厚度分别为譬如约0.5mm至1mm。
在图3所示的实施例中，在分别为其厚度为约1mm至2mm的塑料薄膜结构的底板5和盖板6中分别加有磁颗粒10。
权利要求
1．用手把电信号或者数据非接触地传输至一读写站的便携式数据传输装置，具有一个其中集成有一个具有一个数据存储器的电子电路的数据载体(2)和一个为电子电路配设的耦合元件(3)，该耦合元件相对于电子电路设在或者支承在一个预先确定的空间位置上，其特征在于，数据载体(2)和耦合元件(3)为分别独立的、可相互无关地使用的构件结构，并且设有一个与数据载体的外形尺寸至少部分配合的固定件(4)，该固定件一方面支承数据载体(2)，另一方面把耦合元件(3)支承在相对于数据载体(2)的、预先确定的位置上。
2．按照权利要求1所述的数据传输装置，其特征在于，固定件(4)为数据载体(2)的包封结构，并且至少部分地容纳数据载体(2)。
3．按照权利要求1或2所述的数据传输装置，其特征在于，耦合元件(3)持久地固定在固定件(4)上，并且固定件(4)和数据载体(2)是可相互脱离地、机械地连接的或设置的。
4．按照权利要求1至3之一所述的数据传输装置，其特征在于，数据载体(2)是一个具有一个集成在芯片卡的卡体中的、与电子电路电气连接的感应线圈的非接触式芯片卡，并且耦合元件(3)具有配属于感应线圈的磁性材料。
5．按照权利要求1至4之一所述的数据传输装置，其特征在于，固定件是由塑料制作的，并且耦合元件特别是以塑料粘合的磁颗粒的形式加入固定件(4)的。
6．按照权利要求1至5之一所述的数据传输装置，其特征在于，固定件(4)为以口袋的形式用于至少部分地容纳数据载体2的结构，该口袋具有一个底板(5)和一个至少部分地覆盖底板(5)的盖板(6)，该盖板(6)在底板(5)的边部是借助一个支承装置(7)受到支承的。
7．按照权利要求6所述的数据传输装置，其特征在于，支承装置(7)为基本上U形的间隔物和/或各个分布在底板(5)边部上的、相互有间距的间隔桥结构。
8．按照权利要求6或7所述的数据传输装置，其特征在于，耦合元件(3)是加入底板(5)中的或加入盖板(6)中的或加入这两者之中的。
9．用于支承用于数据载体(2)的耦合元件(3)的固定件，在数据载体(2)中，集成者一个具有一个数据存储器的电子电路，其中，数据载体的电子电路配设有设在一个预先确定的空间位置上的耦合元件，其特征在于，该固定件具有一个底板(5)和一个至少部分地覆盖底板(5)的盖板(6)，该盖板(6)通过一个支承装置(7)被支承在底板(5)的边部上，其中，耦合元件(3)被置于底板(5)或盖板(6)中或被置于两者之中。
10．按照权利要求9所述的固定件，其特征在于，支承装置(7)为基本上U形的间隔物和/或各个分布在底板(5)边部上的、相互有间距的间隔桥结构。
11．按照权利要求9或10所述的固定件，其特征在于，固定件(4)是由塑料制成的，并且耦合元件(3)特别是以塑料粘合的磁颗粒的形式加入固定件(4)中的。
12．按照权利要求9至11所述的固定件，其特征在于，固定件(4)为数据载体(2)的包封结构并且至少部分地容纳数据载体(2)。
13．按照权利要求9至12所述的固定件，其特征在于，耦合元件(3)持久地固定在固定件(4)上，并且固定件(4)和数据载体(2)为可相互脱离地、机械地连接的或设置的。
14．按照权利要求9至13所述的固定件，其特征在于，数据载体(2)是一个具有一个集成在芯片卡的卡体中的、与电子电路电气连接的感应线圈的非接触式芯片卡，并且耦合元件(3)具有配属于感应线圈的磁性材料。
全文摘要
发明涉及一种用于把电信号或者数据非接触地传输至一读写站的便携式数据传输装置,具有一个其中集成有一个具有一个数据存储器的电子电路的数据载体(2)和一个为电子电路配设的耦合元件(3),该耦合元件相对于电子电路设在或者支承在一个预先确定的空间位置上。数据载体(2)和耦合元件(3)为分别独立的、可相互无关地使用的构件结构。设有一个与数据载体(2)的外形尺寸至少部分地配合的固定件(4),该固定件一方面支承数据载体(2),另一方面把耦合元件(3)支承在相对于数据载体(2)的、预先确定的位置上。
文档编号G06K19/077GK1222244SQ97195620
公开日1999年7月7日 申请日期1997年6月26日 优先权日1997年6月26日
发明者M·弗里斯 申请人:西门子公司