专利名称：用于非接触通信的可移动卡、它的用途和制造方法
技术领域：
本发明涉及一种可移动、基本扁平的卡，尤其涉及一种为了由移动通信设备执行 的授权处理的需要、适合于非接触无线电通信(主要是NFC通信)的记忆卡。本发明也描 述了所述卡的用途和借助于将普通构造的可移动卡(主要是记忆卡)改造和补充为带有预 期元件的卡的制造方法。
背景技术：
各种记忆卡型式在很多技术领域中得到广泛使用，例如数字照相机、移动电话、计 算机。连接器中的适当滑槽(设备中的插槽)对应于指定标准化记忆卡型式。由于工业生 产，可移动记忆卡广泛普及并且通信设备(移动电话)通常包含用于记忆卡插入的适当插槽。目前，还没有这样的卡，除了它们普通的主要记忆功能之外，所述卡允许借助于非 接触传输通道增加支持设备的功能性。这样的附加传输通道是需要的并且希望主要在直接 支付执行授权操作。例如在NFC芯片的型式中的导电路径在现有的和市场上广泛普及和使 用的移动通信设备中的附加实现将显著增加由移动通信设备执行的直接支付的频率。在现有的硬件空间中产生用于非接触通信元件的空间的尝试以这样的方式克服 了天线定位中存在的问题，使得既不影响外部设计，也不与其他元件碰撞，并且仍具有足以 接收和发射电磁场的条件。根据出版专利JP2007166379的发明使用直接定位在移动电话的外表面上的天 线。关于现有的移动电话，这样的方案是笨拙的和几乎不可使用的。根据CN1870012的方 案包含在记忆卡内部的天线。然而，这样的调整的特征在于弱传输性，原因是天线放置在移 动电话的插槽中的滑槽(slide)中。法国专利FR0611190和FR0611189描述了记忆卡和天线之间的连接。然而，没 有用于特定天线调整和位置的方案并且天线不是卡本身的一部分。诸如CN101013903， US2007/0158438A1, KR20040089800A, KR20030005088A 和 JP2004348235A 的许多发明描述 了能够在短距离例如通过NFC、RFID通信与附加天线通信的移动电话的连接和优点。然而， 那些方案并未描述这样的技术调整，通过所述技术调整可以实现现有移动通信设备的任何 附加的和用户可接受的功能性增加。根据文献DE102007019272A1的发明描述了附加天线和SIM卡之间通过挠性天线 固定器的连接，这将解决空间问题，原因是天线存在于移动电话的屏蔽空间外部。然而，该 方案不适合于通用并且使操纵SIM卡和电池复杂。例如根据JP2007060076A的其他方案使用电池主体作为天线系统载体，这几乎不 可用于附加移动电话功能性增加。也已知这样的方案，其中用于NFC通信的天线直接在电 话的原始硬件中产生。诸如KR20040012401A，KR20050008622A这样的技术方案并不能使现 有的电话配备附加通信元件。根据文献DE102005(^6435B3和US20060255160A1的发明描述了一种记忆卡，除了芯片以外，所述记忆卡也包含天线。该发明并不包括以特定方式定位天线，使得不被屏蔽并 且在将记忆卡插入支持设备的插槽中之后具有足以接收和发射电磁场的可能性。这样的调 整使用天线元件基本定位遍及卡的区域，这实际上恶化了传输性。
发明内容
通过一种用于非接触通信的可移动卡明显消除了上述缺点，所述可移动卡由芯 片、由非导电材料制造的所述卡的基本扁平的外部主体和在底部的卡触点组成，根据本发 明其特征在于天线包括在所述卡的主体的外部非导电表面上的导电路径的至少一条线并 且至少部分由铁磁材料层覆盖。天线的定位和卡的主体的外表面上的导电线的产生改善了天线性质。天线由铁磁 材料层覆盖解决了卡屏蔽的问题并且稳定了天线调谐。在插入特定设备的插槽中之后，卡的大部分由插槽的金属片电磁屏蔽。保持未屏 蔽的主要是入口间隙的横截面，由于记忆卡的厚度小，所述入口间隙的面积太小。将铁磁材 料应用于卡上提供了带有关于信号传输的合适物理性质的重要元件并且其面积扩展创造 了条件以控制并且从周围朝着卡的表面片上的天线发出电磁场。为了获得预期接收和传输 性质，适宜的是在触点侧的相对侧的铁磁材料层一直达到卡的主体区域的边缘区，优选地 一直到卡的边缘。从技术的角度来看，容易和适宜的是铁磁材料覆盖除了触点以外的卡的 整个区域。为了将可移动卡的标准化比例保持在规定容限内，天线的导电路径在卡的外部 主体的表面区域之上的超高高度和铁磁材料层的厚度的总和应当不大于0. 15mm，优选在 100 μ m以下。于是有可能在普通可移动记忆卡的插槽中使用根据本发明的可移动卡而不必 开发和生产具有特定比例的卡的外部主体。铁磁材料相对真空的磁导率为30-180，优选为 50-150。在有利调整中，在卡的表面(上或下)上产生的天线由六到十条、优选八条导电路 径线构成，并且卡的两个表面由铁磁材料层覆盖。实际上天线放置在两个铁磁材料层之间。从良好传输性的角度来看，适宜的是导电路径线具有75-125 μ m,优选100 μ m的 宽度。在一个可能的调整中铁磁材料层具有宽度为75-125 μ m,优选100 μ m的箔的形式。 有利的是铁磁材料层由铁素体箔组成，例如带有氧化铁狗203(可能是!^e3O4)和二价金属的 混合物。关于带有一个天线的方案，适宜的是所述线螺旋地布置在四边形的区域上。从技 术的观点来看，这样的结构的角将是弧形的。四边形的一条边一直达到在触点侧的相对侧 的卡的主体区域的边缘区，优选一直到卡的边缘。这意味着天线的边缘布置在当插入基本 在插槽外部的适当插槽中之后实际上尽可能靠近插槽的外边缘的卡的主体的边缘上，因此 实际上在通过其取出卡的边缘上。四边形的相对边不超过卡的主体区域高度的三分之二， 优选一半，并且四边形的侧边一直达到卡的主体区域的边缘区，优选一直到卡的边缘。这样 的调整允许卡的区域的这样的部分的良好使用，所述部分有助于稳定的电磁波传输。卡的 更深位置部分用于容纳天线的区域是没有效果的，甚至恶化总传输性。从使用卡的普遍的microSD型式的观点来看，当天线的所述区域为长方形，优选 参数为3. 5mm-6. 5mm乘以6mm-10mm(优选5mm乘以8. 5mm)的矩形时，调整是有利的。
从调谐的观点来看，有利的是天线与带有电容的元件(例如电容器)串联连接。 在将卡的主体插入适当的插槽中之后，该串联谐振电路被调谐到13. 0-15. OMHz的频率，优 选14MHz的频率。天线与布置在带有电容的元件的位置的相对侧的电阻串联连接。电阻为 10 Ω -18 Ω，优选14 Ω。与迄今为止使用的处理天线信号的方法相比，在根据本发明的方案 中适宜的是在第一和第二线之间从带有电容的元件所连接的一侧读取信号。在14MHz的频 率下接收电路的复数输入阻抗为Xf =碰=4000Ω-」2200Ω。卡的外部主体由创造良好条件进行挖槽从而使导电路径充分附着到凹槽表面的 优选聚合物形式的ΡΑ6/6Τ和/或LCP和/或PBT和/或PET的辅助(subsidized)热塑性 塑料制造。为了达到同样效果，卡的主体可以在导电路径通过的位置至少覆盖上述材料层。 使用层的尺寸应当至少达到导电路径高度的尺寸。可移动卡可以具有包含成形为螺旋感应线圈的两个天线的调整，所述线圈相对地 定位在触点的区域外部的卡的主体区域上，并且线圈通过卡的主体中的金属间隙被联接。 在卡上在未被卡的内部元件阻碍的地方进行与初始布置的连接。卡的两个区域由一直达到 卡的边缘(达到与触点的区域相对的区域的边缘)的铁磁材料覆盖。铁磁箔出现在插槽的 入口间隙的边界并且未被插槽外壳的金属部分电磁屏蔽。这样的调整产生了电磁场流的漏 斗形效应。天线元件的其他调整是当天线的导电路径横向围绕卡的主体时的方案。导电路径 的线连续沿着卡的主体的边缘倾斜地和/或弯曲地横越卡的主体的区域到达卡的主体的 相对区域，从那里横向于卡的主体的另一个边缘。根据线的数量，这样它重复卷绕到卡的主 体上。卡的主体的表面上的导电路径的路线垂直于卡的主体的边缘并且在卡的主体的边缘 上以导电路径的倾斜或弯曲形状产生相邻线的所需位移。这样的调整产生在两个投影(垂 直和平行于卡的区域)中带有线的感应线圈。由于该构造有可能沿两个所述方向接收和发 射电磁场。在通过本文所述的可移动卡非接触传输信号有问题的情况下，可改善的是靠近 移动通信设备，可移动卡的位置靠近适当通信部件，例如POS终端，并且天线能够处理靠近 发射器定向辐射的电磁场。为了获得线的高效率，适宜的是横向围绕的导电路径是相互平 行的。当使用两个天线时，第一天线的第一触点连接到芯片，第一天线的第二触点接地 并且连接到第二天线的第一触点，第二天线的第二触点连接到芯片。整个系统具有两个接 近的谐振频率，因此它被调谐到更宽的范围。考虑到将卡插入设备的插槽中之后的未调谐 系统，该范围是需要的。要求的最终频率为13.56MHz。这样的频率可以由天线接收而不会 受到环境的影响，天线被调谐到在13. 4MHZ-13. 7MHz，优选13. 5MHz-13. 6MHz的范围内的不 同频率。为了增加功能性，有利的是可移动卡是优选microSD或SD或miniSD型式的记忆卡。根据本发明的保护主题本身是上述可移动卡在移动电话中的用途，用于产生非接 触链接以用于通过使用移动电话进行支付应用。现有技术的缺点也通过根据本发明的一种在由非导电材料制造的可移动卡的主 体上制造天线的方法被明显消除，所述方法的特征在于首先优选借助于激光束在卡的主体 的表面上开挖导电路径的形状的凹槽。开挖的深度不能破坏卡的主体的完整性，通常不超过0. 005mm-0. 05mm的深度。接着，用导电材料，优选用含金的合金填充凹槽，其中天线的触 点连接到芯片并且在表面上或在两个区域的表面上施加至少部分覆盖天线的铁磁箔。适宜 的是用导电材料填充凹槽一直到卡的周围表面的高度。为了导电路径与卡的主体的良好附着结合和为了更容易挖槽，有利的是将凹槽开 挖到优选PA6/6T和/或LCP和/或PBT和/或PET的辅助热塑性塑料层。它可以通过卡 的主体的基本材料的选择或通过在开挖凹槽之前将预期材料层施加于卡的主体的表面上 而实现。
借助于图1-7更详细地描述了本发明，其中图1显示了带有在相对区域上的两个 天线的可移动卡的投影图。图2是可移动卡的横截面，示出了层和导电路径。在特定视图中，图3显示了带有横向围绕的导电路径的可移动卡。图4表示带有 横向围绕的导电路径的卡的正视图和剖视图。正视图显示了在一个区域上导电路径的位移 与在相对区域上的平行导电路径不同。图5显示了铁磁材料层和导电路径的纵向截面。为了导电路径的更清楚显示，图 3-5未按比例并且未显示根据相关例子的真实数量的绕组。图6表示带有8条线的螺旋感应连接的方案，也显示了天线和接收电路之间的连 接点。图7显示了在卡的一个区域上带有八线天线的microSD记忆卡。
具体实施例方式例子 1该例子描述了具有两个天线4的参数为15x Ilx 0. 7mm的microSD型的可移动 卡。在卡的主体1的区域2上，一个调谐为13. 5MHz的频率，第二个调谐为13. 6MHz的频 率。天线的元件由螺旋感应线圈制造，基本上相对布置在卡的区域2上。线圈通过卡的主 体1上的卡中的金属间隙8被联接，其中带有接头的间隙8不阻碍卡的内部元件。在插入 移动电话的插槽中之后，天线4的总阻抗性质被设置为具有13. 56MHz的谐振频率。通过制 造天线4，可调节的参数是导电路径5的厚度、导电路径5之间的间隙的大小和线圈的线10 的数量。第一天线4的第一触点连接到芯片的引出触点；第一天线4的第二触点接地并且 连接到第二天线4的第一触点。第二天线4的第二触点连接到芯片的其他引出触点。首先，将PBT聚合物类型的层9施加于卡的两个区域2上。随后，通过在卡的区域 2上的激光在层中烙上导电路径5的形状的凹槽。通过用金的合金完成凹槽形状产生导电 路径5。卡的两个区域2还带有厚度为0.05mm的铁磁箔的层7。真空中铁磁箔的相对磁导 率为50。例子2根据示意性、非比例图3-5，天线4通过横向围绕卷绕在卡的主体1上。卡的主体1 包含LCP聚合物类型。导电路径5实际上垂直于卡的边缘3横越卡的主体1的区域2。此 外它沿着卡的主体1的边缘3成45度角倾斜延伸到卡的主体1的相对区域2，从那里它横 向通往卡的主体1的另一个边缘3，并且因此它重复地卷绕在卡的主体1上。在该例子中导电路径相互平行，宽度为0. 15mm。在导电路径5之间上部区域2上的绕组和下部区域2上 的连续绕组位移0. 7mm。卡的主体1的边缘3上的导电路径5的倾斜允许导电路径5在卡 的相对区域2上的延伸的位移。在该例子中卡的区域2上的相邻导电路径之间的间隙的范 围在0. Imm到0. 15mm之间。导电路径5的高度为0. 03mm。在该例子中天线4包含导电路 径5的35个绕组，所述绕组从与带有触点6的一侧相对的边缘3开始，并且所述绕组终止 于离卡的相对端大约5mm处。铁磁材料层9的厚度为0. 04mm。例子3该例子中 的可移动卡是记忆卡，带有参数为大约15mmXllmm的microSD形状的主 体1。它包含在卡的一个区域2上产生的一个天线4。天线4由八条线10组成并且卡的两 个区域2由厚度为100 μ m的铁素体箔覆盖，天线4布置在箔之下。铁素体箔的相对磁导率 为50-150。除了接触区域6以外卡的区域2几乎全部被覆盖。线10宽为100 μ m，并且线10之间的间隙宽为100 μ m。天线4的线10被成形为 矩形，矩形的边界具有5mmx 8. 5mm的参数和弧形角。天线4的三条边接近卡的主体1的区 域2的边缘区。勾画天线4的外部边界的矩形的一条边一直达到在与触点6的一侧的相对 侧的卡的主体1的区域2的边缘区，它基本上一直达到卡的主体1的边缘3。勾画天线4的 外部边界的矩形的两条侧边一直达到卡的主体1的区域2的侧向边缘区。在大小为5mm的 天线4的所述参数下，天线4不会超过卡的主体1的区域2高度的一半并且天线4的上边 界离触点6所在处的microSD卡的边缘大约为9mm。天线4与带有电容的元件12(在本文中为电容器)串联连接。在将卡的主体1插 入移动电话的适当插槽中之后，该串联谐振电路被调谐到14MHz的频率。天线4与电阻11 串联连接，而电阻11在与带有电容的元件12的位置的相对侧被连接。电阻的值为14 Ω。 接收电路13在第一和第二线10之间从带有电容的元件12所连接的一侧连接到天线4。来 自天线4的信号在所述侧的第一和第二线10之间被读取。在14MHz的频率下接收电路13 的复数输入阻抗为Xf =碰=4000 Ω-J2200 Ω。根据该例子的可移动记忆卡被指定用于移动电话中。通过将卡插入原先指定用于 记忆扩展的适当插槽中并且由于卡上以及移动电话中的特定软件配备，将在移动电话和通 过使用移动电话进行支付应用的外部支付元件之间进行非接触链接。工业实用性工业实用性是显而易见的。根据本发明，有可能通过NFC芯片的标准用于包含插 入记忆卡的插槽的移动通信设备中在工业上和重复地制造用于非接触通信的可移动卡。相关符号的列表1卡的主体2卡的区域3卡的边缘4 天线5导电路径6 触点7铁磁材料层8 间隙
9辅助热塑性塑料层10 线11 电阻12带有电容的元件13接收电路
权利要求
1.一种用于非接触通信的可移动卡，包含天线、芯片、主要由非导电材料制造的所述卡 的扁平外部主体和所述卡的触点，其特征在于，所述天线由在所述卡的主体(1)的非导 电外表面上的导电路径(5)的至少一条线(10)制造并且至少部分由铁磁材料层(7)覆盖。
2.根据权利要求1所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，在所述触点(6)的 一侧的相对侧的铁磁材料层(7) —直达到所述卡的主体(1)的区域O)的边缘区，优选一 直到所述卡的主体(1)的边缘(3)。
3.根据权利要求1或2所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所述导电路径 (5)在所述卡的外部主体(1)的表面区域( 之上的超高高度和所述铁磁材料层(7)的厚 度的总和在0. 15mm以下，优选在IOOym以下。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所 述铁磁材料相对真空的磁导率为30-180。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所 述铁磁材料相对真空的磁导率为50-150。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所 述天线(4)在所述卡的一个区域( 上包括所述导电路径(5)的六到十条、优选八条线 (10)，并且所述卡的两个区域O)以这样的方式由铁磁材料层(7)覆盖使得所述天线(4) 布置在所述铁磁材料层(7)之间。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所 述导电路径(5)的线(10)的宽度为75-125 μ m，优选100 μ m，并且所述线(10)之间的间隙 为 75-125 μ m，优选 100 μ m。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所 述铁磁材料层(7)采用厚度为75-125 μ m，优选100 μ m的箔的形式，并且有利地由铁素体箔 制造。
9.根据权利要求6-8中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所 述线(10)螺旋地布置在四边形的区域上，优选带有弧形角，而且所述四边形的一条边一直 达到在触点(6)的一侧的相对侧的所述卡的主体(1)区域O)的边缘区，优选一直到所述 卡的主体(1)的边缘(3)，并且所述四边形的相对边不超过所述卡的主体(1)区域( 高度 的三分之二，优选一半，并且所述四边形的侧边一直达到所述卡的主体(1)区域( 的边缘 区，优选一直到所述卡的主体(1)的边缘(3)。
10.根据权利要求9所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所述四边形为长 方形，其参数为3. 5mm-6. 5mm乘以6mm-10mm，优选5mm乘以8. 5mm。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于， 所述天线(4)与带有电容的元件(1 串联连接，其中这样的谐振电路被调谐到将所述卡的 主体(1)插入适当插槽中之后测得的13. 0-15. OMHz的最终频率，优选14MHz的频率。
12.根据权利要求11所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所述天线(4)与 在带有电容的所述元件(1 所处的一侧的相对侧的电阻(11)串联连接。
13.根据权利要求12所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所述电阻(11) 的值为10 Ω-18 Ω，优选14 Ω。
14.根据权利要求11-13中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，在第一和第二线(10)之间从带有电容的所述元件(1 的一侧读取所述天线的信号。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于， 在14MHz的频率下接收电路(1 的复数输入阻抗为)(f=14MHz = 4000Ω-」2200Ω。
16.根据权利要求1-15中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于， 所述卡的外部主体(1)由优选聚合物形式的ΡΑ6/6Τ和/或LCP和/或PBT和/或PET的 辅助热塑性塑料制造。
17.根据权利要求1-16中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于， 所述外部主体(1)至少在由优选聚合物形式的ΡΑ6/6Τ和/或LCP和/或PBT和/或PET 的辅助热塑性塑料层(9)覆盖的导电路径(5)的位置上。
18.根据权利要求1-17中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于， 所述卡包含成形为螺旋感应线圈的两个天线G)，所述天线相对在触点(6)的区域外部的 所述卡的主体(1)的区域(2)被定位，并且所述线圈通过所述卡的主体(1)中的间隙(8) 被联接。
19.根据权利要求1-5或7、8、11-17中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其 特征在于，所述天线(4)的所述导电路径( 横向围绕卷绕在所述卡的主体(1)上，所述导 电路径(5)的线(10)连续沿着所述卡的主体(1)的边缘C3)倾斜地和/或弯曲地横越所 述卡的主体(1)的区域( 到达所述卡的主体(1)的相对区域O)，从那里横向于所述卡的 主体(1)的另一个边缘(3)，并且根据所述线(10)的数量它重复卷绕到所述卡的主体(1) 上。
20.根据权利要求19所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所述导电路径 (5)是相互平行的。
21.根据权利要求1-18中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于， 所述卡包含两个天线G)，其中第一天线的第一触点连接到芯片，第一天线的第二 触点接地并且连接到第二天线的第一触点，第二天线的第二触点连接到芯片。
22.根据权利要求21所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于，所述天线(4)在 13. 4MHz-13. 7MHz，优选13. 5MHz_13. 6MHz的范围内不同地被调谐。
23.根据权利要求1-22中的任一项所述的用于非接触通信的可移动卡，其特征在于， 它是优选microSD或SD或miniSD型式的记忆卡。
24.根据权利要求1-23中的任一项所述的可移动卡在移动电话中的用途，用于产生非 接触连接以用于通过使用移动电话进行支付应用。
25.一种在由非导电材料制造的可移动卡、主要是记忆卡的主体上制造天线的方法，其 特征在于，优选借助于激光束在所述卡的主体(1)的表面上开挖导电路径(5)的形状的凹 槽，用导电材料、优选用含金的合金填充所述凹槽，其中所述天线(4)的触点由芯片连接并 且在两个区域O)的表面上施加至少部分覆盖所述天线的铁磁材料层(7)。
26.根据权利要求25所述的在可移动卡的主体的区域上形成天线的方法，其特征在 于，所述凹槽的深度在0. 05mm以下并且用导电材料填充所述凹槽一直到所述卡的周围表 面的高度。
27.根据权利要求25或沈所述的在可移动卡的主体的区域上形成天线的方法，其特征 在于，在加深所述凹槽之前在所述卡的主体(1)的表面上施加优选PA6/6T和/或LCP和/或PBT和/或PET形式的辅助热塑性塑料层(9)。
全文摘要
用于非接触通信的可移动卡包含天线(4)，所述天线由布置在卡的主体(1)的外表面上的线(10)形成并且由铁磁材料层(7)覆盖。在有利的调整中天线(4)在卡的一个区域(2)上包含八条线(10)并且卡的两个区域(2)由铁素体箔层(7)覆盖。天线(4)与带有电容的元件(12)和另一侧的电阻(11)串联连接。谐振电路被调谐到13.0-15.0MHz的最终频率。在第一和第二线(10)之间从带有电容的元件(12)的一侧读取来自天线(4)的信号。在可移动卡的主体上制造天线的方法在于在卡的主体(1)的表面上开挖导电路径(5)的形状的凹槽，用导电材料填充凹槽并且将铁磁材料层(7)施加到覆盖天线(4)的区域(2)的表面上。
文档编号H01Q1/22GK102132457SQ200980133045
公开日2011年7月20日 申请日期2009年8月10日 优先权日2008年8月29日
发明者米夏尔·马萨里克, 米罗斯拉夫·弗洛赖克 申请人:洛格摩提公司