BR102013024650A2

BR102013024650A2 - cartão inteligente e método para a fabricação do cartão inteligente

Info

Publication number: BR102013024650A2
Application number: BR102013024650A
Authority: BR
Inventors: Frank Pueschner; Peter Stampka; Siegfried Hoffner; Stephan Rampetzreiter; Wolfang Schindler
Original assignee: Infineon Technologies Ag
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2016-04-19
Also published as: DE102013015902A1; US20140084070A1; CN103679251A

Abstract

cartão inteligente e método para a fa- bricaçao do cartao inteligente. a presente invenção refere-se a um cartão inteligente, que com- preende uma antena intensificadora, em que a antena intensificadora com- preende um material, que tem uma resistividade elétrica de pelo menos 0,05 ohm*mm2/m.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CARTÃO INTELIGENTE E MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DO CARTÃO INTELIGENTE".

Campo Técnico A presente invenção refere-se a cartões inteligentes e a métodos para a fabricação dos cartões inteligentes.

Antecedentes A comunicação entre cartões inteligentes, que são usados, por exemplo, para pagamento eletrônico, pode ser executada por intermédio de uma interface baseada em um contato, isto é, por meio de contatos expostos do cartão inteligente. Para isso, no entanto, o usuário tem de inserir o cartão inteligente no leitor, o que pode ser incômodo para o usuário. Isso pode ser evitado por meio da utilização dos chamados cartões com chip de interface dupla, os quais podem comunicar com um leitor, por intermédio de uma interface sem contato adicionalmente à interface à base de contato. A interface sem contato pode incluir uma antena para cartão inteligente, a qual está incluída no cartão inteligente e que se encontra ligada a um chip do cartão inteligente. O chip e a antena do cartão inteligente podem encontrar-se os dois dispostos em um módulo de cartão inteligente. Neste caso, a antena do cartão inteligente pode ser referida como antena do módulo do cartão inteligente.

Em sistemas de pagamento eletrônico é, tipicamente, necessário que possa ter lugar uma comunicação, quando a distância entre o cartão inteligente e o leitor seja de 4cm (ou menos). A área que se encontra disponível no módulo do cartão inteligente pode não ser suficiente para incluir uma antena de módulo do cartão inteligente de tamanho suficiente para permitir uma comunicação a essa distância. Para melhorar as capacidades de comunicação, pode ser incluída uma outra antena, indicada como antena intensificadora. A antena intensificadora pode ser incluída em uma camada separada e pode estar incluída no cartão inteligente. É desejável munir os cartões inteligentes com antenas intensifica-doras, tais como as requeridas para que normas de desempenho, como se- jam as normas EMV ou ISO/TEC 10373-6 sejam cumpridas.

Sumário De acordo com uma modalidade, é proporcionado um cartão inteligente incluindo uma antena intensificadora, em que a antena intensificadora inclui um material com uma resistividade elétrica de pelo menos 0,05 Ohm*mm2/m.

De acordo com outra modalidade, é proporcionado um método para a fabricação de um cartão inteligente que inclui a formação de uma antena intensificadora no cartão inteligente, a partir de um material com uma resistividade elétrica de pelo menos 0,05 Ohm*mm2/m.

Breve Descricão dos Desenhos Nos desenhos, caracteres de referência iguais referem-se generalizadamente às mesmas peças em todas as diferentes vistas. Os desenhos não estão necessariamente à escala, sendo em vez disso posta geralmente ênfase na ilustração dos princípios da invenção. Na descrição que se segue, diversos aspetos são descritos com referência aos desenhos que se seguem, nos quais: A FIG. 1 mostra uma seção do lado posterior de um módulo de cartão inteligente, com uma antena de módulo de cartão inteligente, a qual pode ser utilizada com uma antena intensificadora. A FIG. 2 mostra um dispositivo de comunicação, que inclui um leitor e um cartão inteligente 201. A FIG. 3 mostra um diagrama de voltagem. A FIG. 4 mostra um cartão inteligente de acordo com uma modalidade. A FIG. 5 mostra um cartão inteligente de acordo com uma modalidade. A FIG. 6 mostra um fluxograma.

Descrição A seguinte descrição detalhada refere-se aos desenhos anexos, que mostram, a título de ilustração, detalhes e aspetos específicos desta apresentação de como a invenção pode ser levada à prática. Estes aspetos desta apresentação são descritos em suficiente detalhe para permitir que os versados na técnica ponham em prática a invenção. Outros aspetos desta apresentação podem ser utilizados e mudanças estruturais, lógicas e elétricas podem ser feitas sem afastamento do escopo da invenção. Os vários aspetos da presente apresentação não são necessariamente exclusivos uns dos outros, já que alguns aspetos da presente descrição podem ser combinados com um ou mais outros aspetos da presente descrição, para formarem novos aspetos. A FIG. 1 mostra uma seção do lado posterior de um módulo de cartão inteligente 100, com uma antena de módulo de cartão inteligente, a qual pode ser usada (por exemplo, através de acoplamento indutivo) com uma antena intensificadora. O lado posterior do módulo de cartão inteligente 100 pode ser visto como referindo-se ao lado que é oposto ao lado onde os contatos do cartão inteligente estão dispostos e que não é visível do exterior após se inserir o módulo de cartão inteligente no corpo do cartão inteligente. O módulo do cartão inteligente 100 inclui um suporte 112, onde um chip 102 está disposto. Conforme mostrado na figura 1, o suporte 112 pode ser pelo menos parcialmente transparente, de tal modo que os contatos do cartão inteligente 114, que se encontram dispostos no lado anterior do suporte 112 sejam visíveis a partir do lado posterior do módulo do cartão inteligente 100. Os contatos do cartão inteligente 114 são acoplados por meio de uma cablagem 110 ao chip 102.

Uma bobina externa do chip 104 é proporcionada no lado posterior do suporte 112 que, neste exemplo, inclui 13 enrolamentos. Os enrola-mentos estão dispostos à volta do chip 102. A bobina inclui uma extremidade terminal 104 na sua extremidade, que se encontra ligada, por uma via, a uma ponte de contato 118 no lado anterior do suporte. A ponte de contato 118 está ligada, por uma outra via, a um outro contato 108, o qual está acoplado ao chip 102. A bobina 104 forma uma antena de módulo de cartão inteligente, que é fechada pela ponte de contato 118. O chip 102 disposto no suporte 112 pode, por exemplo, ter uma capacidade interna de 40pF a 100pF, por exemplo dentro dos limites de cerca de 50pF a 80 pF. Os enrolamentos da bobina 104 podem, por exemplo, incluir prata, alumínio, cobre, ouro e/ou ligas condutivas e pode ter uma largura de pelo menos 40 pm, por exemplo, cerca de 60 pm, cerca de 80 pm, cerca de 100 pm ou cerca de até 200 pm. Os enrolamentos da bobina 104 podem, por exemplo, estar dispostos a uma distância de cerca de 80 pm relativamente uns aos outros no suporte 112. A largura dos enrolamentos e a distância entre os enrolamentos podem ser ajustadas tendo em vista a indutividade desejada da bobina 104. O módulo do cartão inteligente 100 é, neste exemplo, a chamada bobina no módulo, que inclui o chip do cartão inteligente e uma bobina, que tem a função de uma antena de cartão inteligente a qual permite a comunicação sem contato entre o chip e um leitor. O módulo do cartão inteligente 100 pode ser um módulo de cartão inteligente de interface dupla tal, que o chip 102 pode comunicar, via uma interface baseada em um contato (por meio dos contatos 114) bem como por meio de uma interface sem contato (por meio da bobina 104), com um leitor. Para melhorar as capacidades de comunicação de um cartão inteligente incluindo o módulo de cartão inteligente 100, pode ser proporcionada uma antena intensificadora no cartão inteligente. Isso está ilustrado na figura 2. A FIG. 2 mostra um dispositivo de comunicação 200, que inclui um leitor 202 e um cartão inteligente 201. O leitor inclui uma antena 204 a qual está, por exemplo, disposta em um compartimento onde o módulo do cartão inteligente 201 se encontra colocado. O cartão inteligente 201 inclui um módulo de cartão inteligente 206, correspondente por exemplo ao módulo de cartão inteligente 100 e uma antena intensificadora 208. A antena intensificadora 208 pode ser vista a agir como um amplificador entre a antena 204 do leitor e a antena de módulo de cartão inteligente, do módulo do cartão inteligente 206. A antena intensificadora 208 tem enrolamentos mais largos do que a antena do módulo de cartão inteligente e pode, por isso, acoplar melhor ao campo magnético emitido pela antena 204 do leitor 202. A antena intensificadora 208 está acoplada, por pelo menos uma região de acoplamento indutivo 210, à antena do módulo do cartão inteligente do módulo do cartão inteligente 206. A região de acoplamento indutivo 210 pode, por exemplo, ser envolvida por enrolamentos de acoplamento, os quais rodeiam o módulo do cartão inteligente 206 e, portanto, a antena do módulo do cartão inteligente. O efeito de uma antena intensificadora sobre uma antena de módulo de cartão inteligente, ou a voltagem induzida no módulo do cartão inteligente 206 pelo campo eletromagnético emitido pela antena do leitor 204 está ilustrado na figura 3. A FIG. 3 mostra um diagrama da voltagem 300.

No diagrama 300, o número de enrolamentos da antena intensificadora aumenta ao longo do eixo X 302. O número de enrolamentos pode referir-se a enrolamentos, que são maiores do que (opcional) o enrolamentos de acoplamento envolvendo a região de acoplamento 210. No exemplo apresentado na figura 2, a antena intensificadora 208 tem dois enrolamentos e a região de acoplamento 210 está envolvida por dois enrolamentos de a-coplamento. Esse número de enrolamentos pode ser superior ou inferior, o que afeta a energia recebida pelo cartão inteligente, vinda do leitor.

Ao longo do eixo Y 304 a voltagem, que é induzida no módulo do cartão inteligente pelo campo eletromagnético emitido pela antena 204, aumenta. O gráfico 306 ilustra que a voltagem induzida aumenta, quando o número de enrolamentos aumenta. O aumento da voltagem por enrolamento adicional diminui, o que pode ser visto a partir da diminuição do gradiente do gráfico 306 para um número superior de enrolamentos. O número de enrolamentos da antena intensificadora 208 pode ser limitado pela área disponível no cartão inteligente. Em princípio, a antena intensificadora 208 pode estender-se através de uma área limitada pelo tamanho do cartão inteligente 201. A antena intensificadora pode estar disposta dentro de uma camada do cartão inteligente 201.

Os requisitos elétricos dos cartões inteligentes são, por exemplo, supridos pela norma ISO/IEC 14443, pela norma ISO/IEC 10373-6 e pela norma EMVCo (norma EMV para cartões inteligentes sem contato), por e-xemplo, a EMV Contactless Communication Protocol Specification versão 2.0.1. Um requisito importante é a intensidade de campo operatória mínima, isto é, a intensidade de campo mínima a que uma transmissão de sinal, entre o cartão inteligente 201 e o leitor 202, pode ter lugar. Além disso, é importante a amplitude de modulação de carga mínima (LMA). Este parâmetro descreve a amplitude do campo magnético, que pode ser conseguida por meio da modulação da carga, a qual pode provocar uma mudança do campo magnético do leitor 202, dentro dos limites típicos de operação. Outro aspeto importante é o efeito de carga máxima, que está relacionado com a retroa-ção do cartão inteligente 201 sobre o leitor 202. O cartão inteligente é acionado pelo campo eletromagnético do leitor 202 e gera ele próprio um campo eletromagnético que retroage sobre o leitor 202. A retroação máxima define um limite para esse efeito de retroação, a fim de o leitor poder funcionar corretamente.

Outros requisitos da antena intensificadora 208 estão relacionados com as suas características mecânicas. Por exemplo, as antenas inten-sificadoras 208 necessitam, tipicamente, de poder ser incorporáveis em um cartão inteligente, pelo que o tamanho do cartão inteligente dá origem a um limite de tamanho da antena intensificadora. Além disso, o desenho e o formato da antena intensificadora 208 pode sujeitar a restrições vindas, por exemplo, de áreas do cartão inteligente 201 que necessitem de estar isentas da antena intensificadora, por exemplo para gravação em relevo, conforme definida na norma ISO/IEC 7810-11.

De acordo com os requisitos acima descritos, pode ser desejável, por exemplo, proporcionar uma antena intensificadora para um cartão inteligente, de tal modo que o efeito de carga máxima seja reduzido para abaixo de um determinado limite, conforme é fornecido, por exemplo, pela norma ISO/IEC 10373-6 ou a EMV Contactless Communication Protocol Specification versão 2.0.1, sem aumentar a intensidade mínima operatória do campo do cartão inteligente. O efeito máximo de carga pode, por exemplo, ser reduzido através da redução do fator de qualidade da antena intensificadora 208, o qual é dado pelo produto da frequência de operação pela indutividade da antena intensificadora 208 a dividir pela resistência da antena intensificadora 208. O fator de qualidade desempenha ainda um papel na otimização da transferência de energia. O fator de qualidade pode ser reduzido através do aumento da resistência da antena intensificadora 208.

Pode ainda ser desejável fabricar economicamente antenas inten-sificadoras ao mesmo tempo que se preenchem os requisitos (como sejam o requisitos elétricos) acima descritos. A antena intensificadora 208 pode, por exemplo, ser fabricada e-conomicamente por meio de uma tecnologia com fios, na qual as estruturas feitas com um fio são dispostas sobre uma superfície de substrato ou uma superfície portadora. A fabricação da antena intensificadora 208 pode, por exemplo, ser especialmente econômica quando seja cumprido o seguinte: - comprimento do fio < 2,5m. Isso permite tempos de ciclo de processamento lentos e portanto baixos custos. - diâmetro do fio > 60pm. Isso permite elevada estabilidade de processamento (perigo reduzido de rotura do fio) e tempos de ciclo de processamento lentos e portanto baixos custos. - resistência à rotura > 200N/mm2. Isso permite elevada estabilidade de processamento (perigo reduzido de rotura do fio) e tempos de ciclo de processamento lentos e portanto baixos custos. - redução do fator de qualidade por meio do aumento da resistência da antena intensificadora 208.

De acordo com uma modalidade e os requisitos acima, para o uso da tecnologia com fios, é utilizado para a antena intensificadora 208 um material (por exemplo, uma liga para fios), que tenha uma resistividade suficiente (por outras palavras, resistência específica) para preencher o requisito de uma resistência aumentada da antena intensificadora 208 (para reduzir o fator de qualidade), ao mesmo tempo que se situa dentro dos limites, no que se refere ao diâmetro do fio e ao comprimento do fio e tendo uma determinada resistência à rotura, uma vez que esses fatores têm um impacto imediato nos custos de fabricação. A FIG. 4 mostra um cartão inteligente 400 de acordo com uma modalidade. O cartão inteligente 400 inclui uma antena intensificadora 401, em que a antena intensificadora inclui um material, o qual possui uma resistivi-dade elétrica de pelo menos 0,05 Ohm*mm2/m.

Em outras palavras, de acordo com uma modalidade, é usado para a antena intensificadora um material que tem uma resistividade, que é tão elevada que o diâmetro do fio, que forma a antena intensificadora, pode ser escolhido suficientemente grande para permitir uma fabricação fácil, ao mesmo tempo que mantém uma antena intensificadora com uma resistência suficientemente elevada para que o fator de qualidade resultante seja baixo.

Uma antena intensificadora pode ser entendida como sendo uma antena disposta no cartão inteligente, a qual é fornecida em adição a uma antena de módulo de cartão inteligente, isto é, uma antena que faz parte do módulo do cartão inteligente, por exemplo uma antena-chip externa. A antena intensificadora está, por exemplo, indutivamente acoplada ao módulo do cartão inteligente. A antena intensificadora pode ser entendida como uma antena de amplificação, a qual amplifica a energia recebida pelo cartão inteligente, vinda do leitor (isto é, a energia eletromagnética emitida pelo leitor). A antena intensificadora é, por exemplo, uma antena com maiores enrola-mentos do que a antena do módulo do cartão inteligente e por exemplo rodeia a antena do módulo do cartão inteligente. O cartão inteligente pode, por exemplo, ter uma interface sem contato, a qual pode ser formada pela antena intensificadora (entre outros componentes). O cartão inteligente é, por exemplo, um cartão com chip de acordo com a norma ISO/IEC 7810. O cartão inteligente pode ter qualquer um dos formatos habituais ID-1, ID-2, ID-3, ID-000 ou 3FF. Dependendo do tamanho do cartão inteligente, podem ser dispostos no cartão inteligente dois módulos de cartão inteligente, de tal modo que o cartão inteligente possa ser inserido por uma das extremidades em um leitor, de maneira a que o usuário possa escolher qual o módulo do cartão inteligente que deve ser usado. Neste caso, uma antena de módulo de cartão inteligente pode estar disposta em uma seção separada de acoplamento indutivo do cartão inteligente. O material tem, por exemplo, uma resistividade elétrica de pelo menos 0,15 Ohm*mm2/m. O material tem, por exemplo, uma resistividade elétrica entre 0,15 Ohm*mm2/m e 0,3 Ohm*mm2/m.

Em uma modalidade, o material tem uma resistividade elétrica entre 0,15 Ohm*mm2/m e 0,2 Ohm*mm2/m. O material é, por exemplo, pelo menos um de uma liga de cobre e níquel (CuNi), uma liga de cobre e estanho (CuSn), uma liga de cobre e zinco (CuZn), uma liga de ferro e crômio (isto é, aço inoxidável), uma liga de alumínio e magnésio (AIMg), ou níquel (Ni).

Esses materiais podem ter, cada um deles, uma resistividade situada entre os limites de 0,05 Ohm*mm2/m e 1 Ohm*mm2/m e uma resistência à rotura de >200 N/mm2.

Em uma modalidade, o material é uma liga. O material é, por exemplo, uma liga de cobre. O material é, por exemplo, CuNi10, CuSn6, CuNi6, ou CuNi23Mn. O material (e portanto a antena intensificadora) tem, por exemplo, uma resistência de pelo menos 200 N/mm2. A antena intensificadora é constituída pelo material. Em outras palavras, a antena intensificadora pode ser feita do material. Isto pode aplicar-se a todos os exemplos de materiais fornecidos acima e a seguir. A antena intensificadora tem, por exemplo, um comprimento máximo de 2,5m. A antena intensificadora tem, por exemplo, um diâmetro de pelo menos 60pm. O cartão inteligente pode ainda incluir um módulo de cartão inteligente, que inclui uma antena de módulo de cartão inteligente. A antena de módulo de cartão inteligente está, por exemplo, indu-tivamente acoplada à antena intensificadora. O cartão inteligente é, por exemplo, um cartão inteligente de interface dupla.

Deverá notar-se que, para todos os valores fornecidos, podem ser possíveis variações tais, que a declaração de que um parâmetro é igual, inferior ou superior a/do que o valor, pode ser entendida como o parâmetro ser respetiva mente igual, inferior ou superior a/do que aproximadamente esse valor. A antena intensificadora é formada, por exemplo, de uma liga CuNilO (em que "10" indica 10 por cento de níquel; uma denotação semelhante é aqui usada para outras ligas), que tem uma resistividade de 0,15 Ohm*mm2/m com um diâmetro de fio de 80 pm, uma resistência à rotura dentro dos limites de 320 a 308 N/mm2 e um comprimento de fio de 1,67m.

Na figura 5 é mostrado um exemplo de cartão inteligente. A FIG. 5 mostra um cartão inteligente 500 de acordo com uma modalidade. O cartão inteligente 500 inclui um módulo de cartão inteligente 501, uma antena intensificadora 502 e duas áreas de gravação em relevo 503. A antena intensificadora inclui enrolamentos de acoplamento 504, que rodeiam o módulo do cartão inteligente 501 e são proporcionados para acoplamento indutivo entre a antena intensificadora 502 e uma antena de módulo de cartão inteligente do módulo de cartão inteligente 501.

Opcionalmente, a antena intensificadora 502 pode estar acoplada a uma estrutura condutiva adicional 505, incluindo, por exemplo, uma resistência, que pode, por exemplo, ser usada para aumentar a resistência da disposição resultante da antena intensificadora 502 com a estrutura condutiva adicional 505, em comparação com a antena intensificadora 502 sem a estrutura condutiva adicional 505. Deve-se notar que, ao formar-se a antena intensificadora 502 a partir de um dos materiais acima referidos, como sejam CuNi, CuSn, CuZn, aço inoxidável, AIMg ou Ni conforme acima, a estrutura condutiva adicional 505 pode não ser necessária e pode ser omitida.

Um método para a formação de um cartão inteligente está ilustrado na figura 6. A FIG. 6 mostra um fluxograma 600.

Em 601, uma antena intensificadora é formada no cartão inteli- gente, a partir de um material que tem uma resistividade elétrica de pelo menos 0,05 Ohm*mm2/m. A antena intensificadora é, por exemplo, formada a partir do material por meio de tecnologia com fios. A antena intensificadora é formada, por exemplo, de tal modo que a antena intensificadora inclua o material.

Em uma modalidade, a antena intensificadora é formada de tal modo que a antena intensificadora é constituída pelo material.

Deve-se notar que as formas de modalidade descritas no contexto do método ilustrado na figura 6 são analogamente válidas para o cartão inteligente 200 e vice-versa.

Embora tenham sido descritos aspetos específicos, deve ser entendido pelos versados na técnica, que várias modificações, na forma e no detalhe, podem ser aqui feitas, sem afastamento do espírito e escopo dos aspetos desta apresentação, conforme definidos pelas reivindicações anexas. O escopo é portanto indicado pelas reivindicações anexas e todas as modificações que se situem dentro do significado e alcance de equivalência das reivindicações são por isso entendidas como abrangidas.

Claims

1. Cartão inteligente que compreende uma antena intensificadora em que a antena intensificadora compreende um material com uma resistivi-dade elétrica de pelo menos 0,05 Ohm*mm2/m.

2. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o material tem uma resistividade elétrica de pelo menos 0,15 Ohm*mm2/m.

3. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o material tem uma resistividade elétrica entre 0,15 Ohm*mm2/m e 0,3 Ohm*mm2/m.

4. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o material tem uma resistividade elétrica entre 0,15 Ohm*mm2/m e 0,2 Ohm*mm2/m.

5. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o material é pelo menos um de entre uma liga de níquel e cobre, uma liga de estanho e cobre, uma liga de zinco e cobre, uma liga de crômio e ferro, uma liga de magnésio e alumínio ou níquel.

6. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o material é uma liga.

7. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o material é uma liga de cobre.

8. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o material é CuNi10, CuSn6, CuNi6, ou CuNi23Mn.

9. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o material tem uma resistência à rotura de pelo menos 200 N/mm2.

10. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que a antena intensificadora é constituída pelo material.

11. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que a antena intensificadora tem um comprimento máximo de 2,5m.

12. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que a antena intensificadora tem um diâmetro de pelo menos 60pm.

13. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda um módulo de cartão inteligente, incluindo uma antena de móduío de cartão inteligente.

14. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que a antena de módulo de cartão inteligente está indutivamente acoplada à antena intensificadora.

15. Cartão inteligente de acordo com a reivindicação 1, em que o cartão inteligente é um cartão inteligente de interface dupla.

16. Método para a fabricação de um cartão inteligente que compreende a formação de uma antena intensificadora no cartão com chip, a partir de um material que tem uma resistividade elétrica de pelo menos 0,05 Ohm*mm2/m.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, que compreende a formação da antena intensificadora a partir do material, por meio de tecnologia com fios.

18. Método de acordo com a reivindicação 16, que compreende a formação da antena intensificadora, de tal modo que a antena intensificadora compreenda o material.

19. Método de acordo com a reivindicação 16, que compreende a formação da antena intensificadora, de tal modo que a antena intensificadora seja constituída pelo material.