BR112020022946A2

BR112020022946A2 - Cartão inteligente de metal de interface dupla com antena de reforço

Info

Publication number: BR112020022946A2
Application number: BR112020022946-6A
Authority: BR
Inventors: Adam Lowe; John Herslow; Luis daSilva; Brian Nester
Original assignee: Composecure Llc
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2019-01-08
Publication date: 2021-09-08
Also published as: AU2021202354A1; AU2021202354B2; JP7007500B2; EP3791323A1; MX2021013094A; EP3791323A4; CN112384932A; CO2020014125A2; CA3099670A1; NZ769702A; CA3099670C; JP2021515346A; KR20220027286A; ZA202007106B; EP4145347A1; ZA202108744B; MX2020011971A; AU2019205433A1; KR20210018995A; AU2019205433B2

Abstract

cartão inteligente de metal de interface dupla com antena de reforço. trata-se de um cartão que tem uma camada de metal e uma abertura ou região recortada na camada de metal, com um módulo de circuito integrado de interface dupla (ic) disposto na abertura ou região recortada. uma camada de ferrite é disposta abaixo da camada de metal e uma antena de reforço é fixada na camada de ferrite. um orifício vertical se estende abaixo do módulo de ic através da camada de ferrite. a antena de reforço pode ser conectada fisicamente ao módulo de ic ou pode ser configurada para acoplar indutivamente ao módulo de ic. em algumas modalidades, o ic pode ser disposto em ou sobre um plugue não condutor disposto dentro da abertura ou região recortada, ou o orifício vertical pode ter um revestimento não condutor ou um conector pode ser disposto entre a antena de reforço e o módulo de ic no orifício vertical.

Description

Relatório Descritivo de Patente de Invenção para “CARTÃO INTELIGENTE DE METAL DE INTERFACE DUPLA COM ANTENA DE REFORÇO”.

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido nº U.S. 15/976.612, depositado em 10 de maio de 2018, e do Pedido nº U.S. 15/742.813, depositado em 8 de janeiro de 2018, ambos os quais são incorporados em sua totalidade ao presente documento a título de referência.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0002] Cartões inteligentes são altamente desejáveis e estão em ampla utilização, incluindo: em aplicações de pagamento e emissão de bilhetes, tais como transporte de massa e pedágios em autoestradas; em esquemas de identificação e direitos pessoais em níveis regional, nacional e internacional; em cartões de cidadão; na carteira de habilitação; em esquemas de cartão de paciente; e em passaportes biométricos para aumentar a segurança em viagens internacionais.

[0003] Um cartão inteligente é um cartão que inclui conjuntos de circuitos eletrônicos embutidos, tais como um chip de circuito integrado (IC) que se conecta ou acopla a um leitor de cartão com contato físico direto e/ou com uma interface de frequência de rádio sem contato remota. Existem, de maneira geral, três categorias de cartões inteligentes denominados no presente documento como (1) contato, (2) sem contato e (3) interface dupla.

[0004] Um cartão inteligente de "contato" inclui um chip de IC conectado a uma placa de contato condutiva na qual são montados vários blocos de contato físico (tipicamente banhados a ouro) localizados geralmente na superfície superior do cartão. Um cartão inteligente de contato é inserido em um leitor de cartão inteligente do tipo de contato e transmite comandos, dados e situação do cartão pelos contatos físicos.

[0005] Um cartão inteligente "sem contato" contém um chip de IC e uma antena de cartão e é configurado para acoplamento de sinais de RF entre o chip de IC do cartão inteligente e a antena de um leitor de cartão. Isso permite a comunicação sem fio (por exemplo, RF) entre o cartão e um leitor de cartão sem contato elétrico direto entre o cartão e o leitor de cartão. Um cartão inteligente sem contato exige apenas a proximidade a um leitor. Tanto o leitor quanto o cartão inteligente têm antenas e os dois se comunicam por meio de radiofrequências (RF) por meio de um enlace sem contato. A maioria dos cartões sem contato também deriva energia para o chip interno de sinais eletromagnéticos emitidos pelo leitor de cartão. A faixa de operação pode variar de menos de uma polegada a várias polegadas.

[0006] Um cartão inteligente de "interface dupla" tem, normalmente, um único chip de IC (mas pode ter dois) e inclui interfaces tanto de contato quanto sem contato. Com cartões de interface dupla, é possível acessar o chip (ou chips) de IC com o uso de um contato e/ou uma interface sem contato.

[0007] Também se tornou muito desejável e elegante produzir cartões com uma ou mais camadas de metal. Uma camada de metal fornece um peso desejável e um padrão decorativo e/ou superfície reflexiva que melhora a aparência e o valor estético do cartão. Isso é especialmente desejável para uso por clientes sofisticados. Portanto, é desejável produzir cartões inteligentes de interface dupla (de contato e sem contato) com uma camada de metal.

[0008] No entanto, vários problemas surgem na confecção de cartões inteligentes de interface dupla ("sem contato" e "contato") com uma camada de metal devido a exigências conflitantes. A título de exemplo, para construir um cartão inteligente de interface dupla, os blocos de contato associadas com o chip de IC estarão localizados ao longo de uma superfície externa (superior ou inferior, mas normalmente superior) do cartão para produzir contato com um leitor de cartão de contato e o chip de IC geralmente estará localizado próximo à superfície superior. No entanto, qualquer camada de metal no cartão interfere nos sinais de comunicação de radiofrequência (RF) (por exemplo, atenua) entre o cartão e o leitor, e isso pode inutilizar o cartão inteligente sem contato. Portanto, um cartão inteligente de interface dupla com uma camada de metal idealmente minimiza a interferência de RF em relação ao chip de IC. Compondo o problema está o desejo de que o cartão inteligente de metal de interface dupla tenha uma aparência altamente sofisticada. Devido ao prestígio e ao aspecto estético desses cartões, os blocos de contato têm, desejavelmente, uma interface esteticamente agradável com a superfície do cartão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] Um aspecto da invenção é um cartão que tem um comprimento de cartão, uma largura de cartão e uma espessura de cartão. O cartão compreende uma camada de metal com uma superfície superior e uma superfície inferior que se estendem uma paralela à outra. Uma abertura na dita camada de metal (a) se estende da superfície superior para a superfície inferior ou (b) é definida por uma primeira região recortada na superfície superior da camada de metal e uma segunda região recortada que se estende da superfície inferior da camada de metal e se estende verticalmente abaixo da primeira região recortada e geralmente de uma maneira simétrica em relação à primeira região recortada. Um módulo de circuito integrado (IC) que tem uma profundidade D1, uma primeira área e um primeiro perímetro é disposto dentro da abertura ou da primeira região recortada. O módulo de IC tem contatos posicionados ao longo da superfície superior da camada de metal e é configurado para se comunicar com o uso de transmissão RF para permitir a operação sem contato. Um plugue formado de material não impedidor de RF é disposto dentro da abertura ou da segunda região recortada, sendo que o plugue tem uma segunda área e um segundo perímetro iguais ou maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente. Uma camada de ferrite é disposta abaixo da camada de metal e um orifício vertical no plugue e que se estende através da camada de ferrite tem uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente. Uma antena de reforço é fixada à camada de ferrite para melhorar a transmissão de RF com o módulo de IC.

[0010] A primeira região recortada pode ter dimensões nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores, do que D1, a primeira área e o primeiro perímetro, para facilitar um ajuste firme do módulo de IC disposto dentro da primeira região recortada. A segunda região recortada pode ter uma segunda área e um segundo perímetro maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente, que se estende verticalmente até uma distância D1 da superfície superior, com o plugue disposto dentro da segunda região recortada. A camada de metal pode ter uma espessura D maior do que D1, e a abertura na camada de metal pode se estender por uma espessura total da camada de metal na qual está localizado o módulo de IC montado no plugue que se estende entre as superfícies superior e inferior da camada de metal.

[0011] A segunda área e o segundo perímetro da abertura na camada de metal podem ser, respectivamente, maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro e o plugue pode ser fixado à camada de metal e pode preencher a abertura dentro da camada de metal. O plugue pode ter uma primeira região recortada que tem uma área e um perímetro nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente. O plugue pode se estender por uma profundidade nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que D1, abaixo da superfície superior para acomodar o módulo de IC com um ajuste firme. O plugue pode ter uma segunda região abaixo da primeira região que se estende até a superfície inferior da camada de metal. Uma camada de mascaramento pode ser disposta sobre a superfície de metal superior e qualquer parte exposta do plugue.

[0012] A antena de reforço pode ser configurada para acoplar indutivamente ao módulo de IC ou pode ser fisicamente conectada ao módulo de IC.

[0013] Um método para produzir uma modalidade de um cartão, conforme descrito no presente documento, pode compreender as etapas de selecionar a camada de metal, recortar a segunda região recortada na camada de metal a partir da superfície inferior da camada de metal e fixar com segurança o plugue dentro da segunda região recortada. O plugue é projetado para se encaixar e preencher a segunda região recortada. A primeira região recortada é cortada na dita superfície superior da camada de metal sobreposta à dita segunda região recortada e disposta simetricamente em relação à segunda região recortada. O módulo de IC é inserido e fixado com segurança dentro da primeira região recortada com os contatos do módulo de IC posicionados ao longo do mesmo plano horizontal que a superfície superior da camada de metal. A camada de ferrite é fixada à superfície inferior da camada de metal e a camada de antena de reforço é fixada à camada de ferrite. O orifício vertical é, então, formado no plugue e na camada de ferrite. O método pode compreender adicionalmente laminar a camada de metal, a camada de ferrite e a camada de antena de reforço. O método pode incluir adicionalmente a etapa de conectar fisicamente a antena de reforço ao módulo de IC.

[0014] Um método para produzir outra modalidade de um cartão como descrito no presente documento pode compreender as etapas de selecionar a camada de metal, formar a abertura, fixar com segurança o plugue dentro da abertura e inserir e fixar o módulo de IC dentro da primeira região recortada do plugue. A camada de ferrite é fixada à superfície inferior da camada de metal e a camada de antena de reforço é fixada à camada de ferrite; e o furo vertical é formado no plugue e na camada de ferrite. O método pode compreender adicionalmente a formação de uma camada de mascaramento sobre a superfície de metal superior e qualquer porção exposta do plugue. O método pode compreender laminar a camada de metal, a camada de ferrite e a camada de antena de reforço.

[0015] Outro aspecto da invenção compreende um cartão inteligente de metal com capacidade de interface dupla que compreende uma camada de metal de espessura D que tem uma superfície superior e uma superfície inferior que se estendem uma paralela à outra, sendo que a superfície superior define um plano horizontal. O cartão inclui um módulo de circuito integrado (IC) que tem uma região superior com contatos configurados para contato físico com um leitor de cartão. O módulo de IC também é configurado para comunicação de radiofrequência (RF) sem contato com um leitor de cartão e tem uma primeira periferia, uma primeira área e uma espessura D1, em que D1 é menor do que D. Um plugue de material não impedidor de RF tem uma segunda periferia e uma segunda área iguais ou maiores do que uma primeira periferia e uma primeira área, respectivamente. Uma abertura na camada de metal se estende por uma espessura total da camada de metal. O módulo de IC é montado no plugue disposto na abertura, sendo que o módulo de IC e o plugue se estendem na direção vertical entre as superfícies superior e inferior da camada de metal com os contatos do módulo de IC posicionados ao longo do mesmo plano horizontal que a superfície superior da camada de metal. A abertura na camada de metal tem uma primeira região na superfície superior, e logo abaixo da mesma, para acomodar o módulo de IC e uma segunda região abaixo da primeira região que se estende até a superfície inferior da camada de metal. A abertura na primeira região tem dimensões laterais nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores do que a primeira área e a primeira periferia por uma profundidade nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que D1. A segunda região tem uma segunda área e uma segunda periferia por uma profundidade de uma espessura restante do cartão abaixo da primeira região. O módulo de IC se encaixa e preenche a abertura na primeira região e o plugue se encaixa e preenche a abertura na segunda região. A segunda área e a segunda periferia são, respectivamente, maiores do que a primeira área e a primeira periferia. Uma camada de mascaramento é disposta sobre a superfície de metal superior e qualquer porção exposta do plugue; Uma camada de ferrite é disposta abaixo da camada de metal; Um orifício vertical no plugue se estende através da camada de ferrite. O orifício vertical tem uma terceira área e uma terceira periferia menores do que a primeira área e a primeira periferia, respectivamente. Uma antena de reforço é fixada à camada de ferrite para melhorar a transmissão de RF com o módulo de IC. A antena de reforço pode ser configurada para acoplar indutivamente ao módulo de IC ou pode ser fisicamente conectada ao módulo de IC.

[0016] Ainda outro aspecto do invento compreende um cartão que compreende uma camada de metal que tem uma superfície superior e uma superfície inferior que se estendem uma paralela à outra. Uma primeira região recortada na superfície superior da camada de metal tem uma primeira profundidade, um primeiro perímetro e uma primeira área. Um módulo de circuito integrado (IC) é preso firmemente dentro da primeira região recortada. O módulo de IC tem contatos posicionados ao longo da superfície superior da camada de metal e é configurado para se comunicar com o uso de transmissão RF para permitir a operação sem contato. Uma segunda região recortada se estende da superfície inferior da camada de metal até a primeira profundidade da superfície superior. A segunda região recortada se estende verticalmente abaixo da primeira região recortada e geralmente de maneira simétrica em relação à primeira região recortada. A segunda região recortada tem uma segunda área e um segundo perímetro maior do que a primeira área e o segundo perímetro. Um plugue que compreende material não impedidor de RF é fixado firmemente dentro da segunda região recortada. Uma camada de ferrite é disposta abaixo da camada de metal; Um orifício vertical no plugue se estende através da camada de ferrite e tem uma terceira área e uma terceira periferia menores do que a primeira área e a primeira periferia, respectivamente. Uma antena de reforço é fixada à camada de ferrite para melhorar a transmissão de RF com o módulo de IC. A antena de reforço pode ser configurada para acoplar indutivamente ao módulo de IC ou pode ser fisicamente conectada ao módulo de IC.

[0017] Ainda outro aspecto da invenção compreende um cartão que compreende uma camada de metal com uma superfície superior e uma superfície inferior que se estendem uma paralela à outra, e uma espessura que se estende entre a superfície superior e a superfície inferior. Uma camada de ferrite é disposta abaixo da camada de metal; Uma antena de reforço é disposta abaixo da camada de ferrite para melhorar a transmissão de RF com o módulo de IC; Uma abertura na camada de metal e na camada de ferrite se estende até a camada de antena de reforço; Um módulo de circuito integrado (IC) que tem uma primeira área, um primeiro perímetro e uma primeira profundidade que é menor do que a espessura da camada de metal é disposto dentro da abertura, tem contatos posicionados ao longo da superfície superior da camada de metal e é configurado para se comunicar com o uso de transmissão RF para permitir a operação sem contato. Uma conexão elétrica física entre a antena auxiliar e o módulo de IC se estende através da abertura. O cartão pode ter um revestimento não condutor na abertura da camada de metal. O revestimento não condutor pode compreender um plugue de material não condutor, em que o plugue tem uma segunda área e um segundo perímetro maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente. O plugue pode ter a segunda área e o segundo perímetro por uma profundidade que se estende por uma espessura total da camada de metal e compreende adicionalmente uma região recortada no plugue nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que a primeira área, o primeiro perímetro e a primeira profundidade para receber o módulo de IC na região recortada. O plugue pode adicionalmente ter um orifício que se estende da região recortada por uma profundidade restante do plugue e se conecta à abertura na camada de ferrite. O orifício atravessante no plugue e a abertura na camada de ferrite têm uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

[0018] A abertura pode ser uma abertura escalonada que tem uma primeira região nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que a primeira área, o primeiro perímetro e a primeira profundidade de modo a encaixar o módulo de IC firmemente na mesma. Uma segunda região tem a segunda área e o segundo perímetro por uma profundidade que se estende da superfície inferior da camada de metal por uma distância menor do que a espessura total da camada de metal. O plugue é disposto apenas na segunda região e tem um orifício que se conecta à abertura na camada de ferrite. O orifício atravessante no plugue e a abertura na camada de ferrite têm uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

[0019] A abertura pode ter uma área e um perímetro que é nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que a primeira área e a segunda área, e a conexão elétrica física entre a antena de reforço e o módulo de IC pode compreender um módulo de conexão disposto entre a antena de reforço e o módulo de IC. A antena de reforço pode ter primeiro e segundo nós de conexão e o módulo de IC pode ter terceiro e quarto nós de conexão. O módulo de conexão pode ter primeiro e segundo nós de conexão correspondentes em uma primeira superfície do mesmo e terceiro e quarto nós de conexão em uma segunda superfície do mesmo. Um primeiro traço condutor conecta o primeiro e o terceiro nós e um segundo traço condutor conecta o segundo e o quarto nós.

[0020] Ainda outro aspecto da invenção é um método para produzir a modalidade de cartão descrita acima, sendo que o método compreende as etapas de selecionar a camada de metal, fixar a camada de ferrite abaixo da camada de metal, fixar a camada de antena de reforço abaixo da camada de ferrite, formar a abertura na camada de metal que se estende através da camada de ferrite até a antena de reforço e inserir e fixar com segurança o dito módulo de IC na abertura com os contatos do módulo de IC posicionados ao longo do mesmo plano horizontal que a superfície superior da camada de metal e o módulo de IC fisicamente conectado à camada de antena de reforço.

[0021] O método pode compreender primeiro formar a abertura na camada de metal e dispor um plugue em pelo menos uma porção da abertura na camada de metal, sendo que pelo menos uma porção do plugue tem uma segunda área e um segundo perímetro maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente, e criar um orifício atravessante no plugue e na abertura na camada de ferrite, em que o orifício atravessante no plugue e na abertura na camada de ferrite tem uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente. O método pode compreender primeiro formar uma porção inferior da abertura na camada de metal por menos do que uma espessura total da camada de metal, sendo que a porção inferior tem a segunda área e um segundo perímetro, e dispor o plugue na porção inferior da camada de metal, então, criar um orifício no plugue e na abertura na camada de ferrite, sendo que o orifício no plugue e na abertura na camada de ferrite tem uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente. O método pode compreender primeiro laminar a camada de metal, a camada de ferrite sob a camada de metal e a camada de antena de reforço juntas, então, formar a abertura na camada de metal que se estende através da camada de ferrite até a antena de reforço, em que a abertura tem uma área e um perímetro nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

[0022] O método pode compreender adicionalmente dispor um revestimento na abertura antes de inserir e fixar com segurança o módulo de IC na abertura e conectar o módulo de IC à camada de antena de reforço. A camada de antena de reforço pode ter uma pluralidade de nós de conexão e o módulo de IC pode ter uma pluralidade de nós de conexão, em que o método compreende adicionalmente dispor um conector na abertura antes de inserir o módulo de IC na abertura, em que o conector tem nós de acoplamento para conectar aos nós de conexão da antena de reforço e aos nós de conexão do módulo de IC.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] A invenção será entendida mais completamente a partir da descrição detalhada que se segue das modalidades atualmente preferenciais, mas ainda assim ilustrativas, de acordo com a presente invenção, com referência aos desenhos anexos, que não são desenhados em escala, mas nos quais caracteres de referência semelhantes denotam componentes semelhantes; e

[0024] A Figura 1 é um diagrama isométrico simplificado de um cartão inteligente 10 com uma camada de metal 30, que representa a invenção;

[0025] A Figura 1A é um diagrama isométrico idealizado e altamente simplificado de um módulo de circuito integrado (IC) capaz de operação sem contato e com contato destinado a uso na fabricação de cartões inteligentes que representam a invenção;

[0026] A Figura 1B é um diagrama em corte transversal simplificado idealizado do módulo de IC da Figura 1A usado no cartão mostrado na Figura 1;

[0027] A Figura 2 inclui diagramas em corte transversal de várias etapas de processamento (ETAPA 1 a ETAPA 7A ou 7B) para formar um cartão que representa a invenção;

[0028] A Figura 3A é um diagrama em corte transversal simplificado de um cartão que é produzido como mostrado na etapa 5 da Figura 2;

[0029] A Figura 3B é uma vista superior de um cartão que é formado como mostrado na Figura 3A com um plugue (34) e a abertura (36) formada no plugue;

[0030] A Figura 3C é uma vista superior da camada superior de um cartão que representa a invenção, formado de acordo com o processo mostrado na Figura 2;

[0031] A Figura 4 inclui diagramas de corte transversal de várias etapas de processamento (ETAPA 1 a ETAPA 5A ou 5B) para formar um cartão de acordo com outro aspecto da invenção;

[0032] A Figura 5A é um diagrama em corte transversal que corresponde à etapa 4 da Figura 4 que mostra um plugue e aberturas formadas no plugue antes da inserção de um módulo de IC;

[0033] A Figura 5B é uma vista superior de um cartão que tem o corte transversal mostrado na Figura 5A que mostra o plugue e as aberturas formadas no plugue antes da inserção de um módulo de IC formado de acordo com a Figura 4;

[0034] A Figura 5C é uma vista superior de um cartão formado de acordo com as etapas de processo mostradas na Figura 4 e como mostrado nas Figuras 5A e 5B com um módulo de IC inserido na abertura para o módulo; e

[0035] A Figura 6 é um diagrama em corte transversal que mostra uma camada de mascaramento formada em um cartão, como aquele mostrado na Figura 5C;

[0036] A Figura 7 inclui diagramas de corte transversal de várias etapas de processamento (ETAPA 1 a ETAPA 3) para formar um cartão de acordo com outro aspecto da invenção;

[0037] A Figura 8 é um diagrama em corte transversal de um conector exemplificativo para uso em conexão com a modalidade representada na Figura 7 ETAPA 3.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0038] Um módulo de circuito integrado (IC) 7 que tem múltiplos contatos, como mostrado na Figura 1A deve ser montado em, e sobre, um cartão 10, como mostrado na Figura 1 com a superfície superior do módulo de IC e seus contatos geralmente nivelados com a superfície superior da placa. A título de exemplo, é mostrado que o comprimento, largura e profundidade do cartão podem ser respectivamente de aproximadamente 3,37 polegadas (8,56 cm) por 2,125 polegadas (5,40 cm) por 0,03 polegadas (0,08 cm). Para fins de ilustração e discussão a seguir, assume-se, como mostrado na Figura 1A, que o módulo de IC tem uma profundidade D1, um comprimento L1 e uma largura W1. Módulos tais como o módulo de IC 7 estão disponíveis comercialmente, por exemplo, na Infineon ou NXP. As dimensões laterais de alguns desses módulos eram de aproximadamente 0,052 polegadas (0,13 cm) por 0,47 polegadas (1,19 cm) com uma profundidade variando de 0,005 polegadas a mais de 0,025 polegadas (0,06 cm). Essas dimensões são puramente ilustrativas e os módulos de IC usados para praticar a invenção podem ser de tamanho maior ou menor.

[0039] Conforme mostrado na Figura 1B, o módulo de IC 7 contém um chip de microprocessador interno 7a, uma antena de chip 7b e uma bloco de contato 7c. O bloco 7c pode ser um bloco de múltiplos contatos convencional usado em cartões inteligentes do tipo de contato e é posicionado para se acoplar a contatos em um leitor de cartão de contato (não mostrado) quando o cartão inteligente é inserido no mesmo. Uma bolha de epóxi 7d encapsula a parte inferior do módulo de IC. A bolha de epóxi permite que o módulo de IC seja facilmente fixado (por exemplo, por colagem) a uma superfície subjacente. A invenção não se limita a qualquer método particular para a fixação do chip ao módulo, cuja fixação pode, por exemplo, ser uma conexão flip chip.

[0040] Como observado acima, um aspecto da invenção é direcionado à fabricação de um cartão de metal inteligente com capacidade de interface dupla. De preferência, o cartão também tem uma superfície superior sem quaisquer saliências ou depressões, exceto por: (a) o módulo de IC e seus contatos e/ou (b) qualquer desenho ou textura formada intencionalmente na superfície superior. O cartão pode ser produzido para ter uma aparência altamente estética, lisa e visualmente agradável, embora o cartão tenha capacidade de interface dupla (ou seja, capacidade de contato e sem contato). Os contatos do módulo de IC estão localizados ao longo de uma superfície externa da placa. Tipicamente, os contatos estão localizados ao longo da superfície superior do cartão; embora os contatos possam estar localizados ao longo da superfície inferior do cartão. Um recorte (abertura) na camada de metal é subjacente e envolve o módulo de IC. Idealmente, esses recortes (aberturas) na camada de metal são formados sem afetar a aparência lisa e estética externa (por exemplo, parte superior) do cartão.

[0041] Um método para formar um cartão de acordo com a invenção inclui a estrutura e as etapas de processamento ilustradas na Figura 2.

[0042] ETAPA 1 - Uma camada de metal 30 é selecionada para servir como a camada superior de um cartão 10 (como mostrado na etapa 1 da Figura 2). A camada de metal 30 tem uma superfície superior (frontal) 301 e uma superfície inferior (traseira) 302; as superfícies frontal e traseira são geralmente uma paralela à outra. A espessura (D) da camada de metal 30 pode variar de menos de 0,01 polegada (0,025 cm) a mais de 0,02 polegada (0,05 cm). Em uma modalidade, a camada de metal 30 compreende aço inoxidável e sua espessura é de 0,0155 polegada (0,04 cm). A camada de metal 30 pode, a título de exemplo e não a título de limitação, compreender ferro, tântalo, alumínio,

latão, cobre ou qualquer liga ou composto dos mesmos.

[0043] ETAPA 2 - Um bolso 32 é formado ao longo do lado inferior da camada 30. O mesmo pode ser denominado como um bolso reverso formado a partir da superfície inferior da camada de metal 30 (como mostrado na etapa 2 da Figura 2). O bolso 32 pode ser formado de qualquer maneira conhecida, incluindo, porém, sem limitação: fresagem, fundição, impressão 3D, corte a laser, usinagem por eletroerosão (EDM). O bolso 32 tem uma parte superior 321 que termina a uma distância (ou espessura) D1 abaixo da superfície superior 301, em que D1 é tipicamente igual (ou quase igual) à profundidade do módulo de IC 7. A profundidade (espessura) D2 do bolso 32 é então igual a (D- D1) polegadas (centímetros). D2, em geral, será sempre ajustado para igualar a profundidade D da camada de metal 30, menos a espessura D1 do módulo de IC usado para formar o cartão. A bolsa 32 pode ser de formato regular ou irregular, um sólido retangular ou um cilindro cuja projeção plana no plano horizontal pode ser um quadrado, um retângulo ou um círculo. As dimensões laterais [comprimento (12) e largura (W2)] do bolso 32 podem ser, respectivamente, iguais ou maiores do que as dimensões laterais [comprimento L1 e largura W1] do módulo de IC como discutido adicionalmente abaixo. Nas modalidades, L2 e W2 são mostrados sendo, respectivamente, maiores do que L1 e W1, mas essa não é uma condição necessária.

[0044] ETAPA 3 - Um plugue 34 de qualquer material que não interfira substancialmente com a transmissão de RF (por exemplo, qualquer material não metálico, ou mesmo um material como tungstênio ou um composto do mesmo) é formado ou moldado para se adequar às dimensões do bolso fresado 32 e é inserido no bolso para preencher a região fresada (recortada) (como mostrado na etapa 3 da Figura 2). Conforme discutido abaixo, as funções do plugue para isolar eletricamente e separar o módulo de IC da camada de metal e também proteger fisicamente o módulo de IC. O interior do bolso 32 e/ou o exterior do plugue 34 é/são revestidos com um adesivo adequado (por exemplo, tal como polietileno modificado com acrílico ou acrílico, cianoacrilato, elastômero de silicone, epóxi) para que o plugue 34 adira firmemente às paredes do bolso ao longo do processamento da camada de metal na formação do cartão. O plugue 34 pode ser produzido de qualquer material que não impeça significativamente a transmissão de radiofrequência (RF), tal como um material termoplástico, tal como PET, PVC ou outro polímero, ou uma resina curável ou epóxi, uma cerâmica ou mesmo tungstênio.

[0045] ETAPA 4 - Conforme mostrado na etapa 4 da Figura 2, uma camada adesiva 42 é usada para fixar uma camada de ferrite 44 à superfície traseira 302 da camada 30. A camada de ferrite 44 é colocada abaixo da camada de metal 30 para atuar como uma blindagem (refletor) para evitar/reduzir a interferência da camada de metal 30 com a radiação de radiofrequência de e para o cartão inteligente. A camada de ferrite 44 diminui o efeito de "curto" da camada de metal 30 para permitir a transmissão ou recepção através da antena 47. Os versados na técnica reconhecerão que também seria possível formar ou dispor o material de ferrite de uma maneira diferente.

[0046] Além disso, uma camada adesiva 46 é usada para fixar uma camada de plástico (por exemplo, PVC) 48 que contém e/ou na qual é montada uma antena de reforço 47. A camada 48 pode ser produzida de PVC ou poliéster e pode ter entre 0,001 e 0,015 polegadas (0,025 e 0,038 cm) de espessura. Os enrolamentos da antena de reforço 47 podem variar de menos de 80 mícrons a mais de 120 mícrons de diâmetro e podem ser fixados à camada 48 por soldagem ultrassônica ou aquecimento do fio antes de colocá-lo em contato com a camada de plástico ou por qualquer outro processo adequado. Uma camada 52, que inclui um painel de assinatura e uma faixa magnética, pode ser fixada à camada 48 antes ou depois da laminação. As camadas 42, 44, 46, 48 (e possivelmente 52) podem ser formadas como uma submontagem 40 e fixadas ao lado inferior 302 da camada de metal 30.

[0047] ETAPA 5 - O conjunto que compreende as camadas 30, 42, 44, 46 e 48 é laminado (como indicado na etapa 5 da Figura 2) para formar um conjunto de cartão 50.

[0048] ETAPA 6 - Um orifício (ou abertura) 36 é então formado (por exemplo, por fresagem) através do metal 30 até uma profundidade D1 da superfície superior e, simultaneamente, um orifício 362 é então formado no plugue 34, (por exemplo, por perfuração em torno do centro do plugue 34) e através das camadas subjacentes 42, 44 e 46 até a camada 48, como mostrado na etapa 6 da Figura 2. As dimensões laterais do orifício 36 formado na camada de metal 30 são projetadas para corresponder às dimensões L1 e W1 do módulo de IC 7, de modo que o módulo de IC possa ser inserido no orifício (abertura)

36. As dimensões laterais do orifício 362 formado no plugue 34 serão L3 e W3, em que L3 e W3 são menores que L1 e W1. Assim produzido, as saliências do plugue 341a fornecerão apoio para o módulo de IC e para mantê-lo na sua altura projetada de D1 abaixo da superfície superior do cartão.

[0049] ETAPA 7 - O módulo de IC pode depois ser inserida firmemente e fixada aos lados da abertura 36 e à parte superior 341a do bujão 34. Ou seja, o módulo de IC pode ser inserido com folga apertada e colado no lugar. O orifício menor (abertura) 362 formado abaixo do orifício 36 acomoda a extremidade traseira (inferior) do módulo 7. O orifício 362 se estende verticalmente para baixo através da camada de ferrite 44 e é produzido de largura suficientemente (a) para permitir que os sinais de RF passem entre a antena 47 e a antena de chip 7b para modalidades que usam acoplamento de RF entre antena 47 e antena de chip 7b, como mostrado na ETAPA 7A ou (b) para permitir conexões físicas 500 entre a antena 47 e a antena de chip, em modalidades com conexões físicas como mostrado no ETAPA 7B.

[0050] Em modalidades com conexões físicas, as conexões podem ser na forma conhecida na técnica, incluindo, porém, sem limitação fios contínuos entre os fios do enrolamento de antena e os fios correspondentes do módulo, ou pontos de conexão na camada de antena que correspondem a um conector construído para abranger a distância entre os nós e os pontos de conexão no módulo, como é ilustrado nas Figuras 7 e 8 e descrito em mais detalhes posteriormente no presente documento. Embora no caso de uma conexão física,

possa não ser tão benéfico ter um material não impedidor de RF entre o chip e a camada da antena, ainda pode haver vantagens em ter, em particular, um material não metálico revestindo o canal. Esses materiais permitem o uso de conectores não isolados 500, se desejado. Existem várias maneiras de formar conexões elétricas entre o módulo e uma antena. A antena pode compreender um fio (por exemplo, cobre ou outro metal) ou uma antena plana. Uma antena plana exemplificativa pode ser gravada ou impressa, normalmente de um modo rolo a rolo. A conexão direta ao módulo pode ser formada por meio de métodos de fita anisotrópica (ACF), adesivo condutor, solda ou bola de solda.

[0051] Com relação à operação do cartão, a antena de reforço 47 é projetada para capturar a energia de radiofrequência gerada por um leitor de cartão associado (não mostrado) e para se comunicar com o leitor de cartão. Por projeto, o módulo de antena 7b é suficientemente próximo para acoplar indutivamente com a antena 47 (nas modalidades acopladas indutivamente), proporcionando, desse modo, sinais da antena 47 para o chip 7a, ao mesmo tempo em que mantém o chip isolado eletricamente da antena 47. Em operação, a camada de ferrite 44 blinda a camada de metal 30, para permitir que a radiação de radiofrequência entre e seja emitida a partir do cartão 10. Em operação, a camada de ferrite 44 blinda a camada de metal 30, para permitir que a radiação de radiofrequência entre e seja emitida a partir do cartão 10. A antena de reforço 47 é projetada para capturar a energia de radiofrequência gerada por um leitor de cartão associado (não mostrado) e para se comunicar com o leitor de cartão.

[0052] Como mostrado na Etapa 7A da Figura 2, um módulo de IC 7 que, como mostrado na Figura 1B, inclui um chip 7a, uma antena de chip 7b e um conjunto de contatos 7c é posicionado dentro do orifício 36. O módulo de IC 7 é colado no lugar completando a formação de um cartão exemplificativo.

[0053] Para apreciar a aparência do cartão como finalmente formado, primeiro é feita referência à Figura 3A (que é essencialmente uma cópia da ETAPA 6 da Figura 2) e da Figura 3B. A Figura 3B é uma vista superior do cartão que é formado e mostra as aberturas (36 e 362) formadas no metal e no plugue.

Note-se que o orifício 36 na camada de metal 30 terá borda (ou bordas) 361 e o orifício 362 no plugue e as camadas subjacentes 42, 44, 46 terão borda (ou bordas) 345/367. A porção do plugue 34 abaixo da região 341b e a borda externa 343 do plugue não serão vistas. Portanto, a borda externa 343 é mostrada com linhas tracejadas.

[0054] A Figura 3C resultante é uma vista superior de um cartão 10 que mostra o módulo 7 montado e inserido na parte superior do cartão. O plugue 34 não é visto porque está sob a camada de metal. Assim, a superfície superior de um cartão 10 formado de acordo com as etapas do processo mostradas na Figura 2 exibe uma superfície de metal completamente lisa e ininterrupta (exceto pelo bloco de contato do módulo de IC). O plugue subjacente é coberto (escondido) por uma região de metal sobreposta. Significativamente, o cartão com a aparência física bonita desejada pode funcionar como um cartão sem fio (sem contato) ou como um cartão de contato.

[0055] Deve ser entendido que, conforme descrito no presente documento tanto com o chip quanto com a abertura para receber o chip que tem dimensões nominais L1, W1, que o chip é ligeiramente menor do que L1, W1 e/ou a abertura é ligeiramente maior do que L1, W1, por uma tolerância comercialmente aceitável (por exemplo, 0,0005 a 0,002” (0,0013 a 0,005 cm)), de modo que o chip se encaixe firmemente no orifício com a tolerância comercialmente aceitável. De preferência, no entanto, a lacuna entre o chip e os lados da abertura é minimizada (suficiente para impedir curto-circuito entre os contatos e os lados da abertura no corpo de metal, mas não substancialmente mais) para fornecer um ajuste "firme", principalmente por questões estéticas. Assim, o termo "nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que" referindo-se a uma abertura para receber o módulo de IC refere-se a uma abertura que inclui apenas essa tolerância comercialmente aceitável, sem mais, como seria entendido pelos versados na técnica a partir das descrições no presente documento. Diferentemente de outros projetos conhecidos na técnica, uma lacuna deliberadamente grande entre o chip e os lados da abertura não é exigida para fornecer funcionalidade de RF adequada.

[0056] As tolerâncias dimensionais dos vários orifícios/aberturas e dos componentes são, de preferência, próximas o suficiente para que em uma laminação de cilindro todas as peças se fundam entre si, sem espaço de ar ou afundamentos na aparência externa do cartão.

[0057] Como mostrado nas Figuras, a camada de metal 30 tem um recorte 36 formado em sua superfície superior. A espessura/profundidade D1 do recorte 36 é feita substancialmente igual (isto é, nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que) à profundidade do módulo de IC 7. O orifício/abertura 36 é usinado através da camada de metal 30 dimensionada para receber o módulo 7, que é fixado na mesma, como por colagem. O módulo 7 contém um chip microprocessador 7a (internamente), uma antena de chip 7b e um bloco de contato 7c. O bloco 7c é um bloco de contato convencional usado em cartões inteligentes do tipo de contato e é posicionado para acoplar aos contatos em um leitor de cartão quando o cartão inteligente é inserido no mesmo.

[0058] Por projeto, na modalidade representada na Figura 2, o plugue 34 é substancialmente mais amplo do que o módulo 7. De preferência, o plugue 34 se estende pelo menos 0,04 lateralmente além de cada lado do módulo 7. Isso impede que o metal no substrato 30 interfira na comunicação entre o cartão e o chip. No entanto, o plugue não precisa ser mais largo do que o módulo 7 (ou seja, suas dimensões laterais L2, W2 não precisam ser maiores do que as do módulo L1, W1).

[0059] O módulo 7 é posicionado verticalmente dentro da camada de metal 30 de modo a fornecer um bloco de contato 7c ao longo da superfície de metal superior para realizar as funções de contato da interface dupla. Além disso, o módulo de posicionamento 7 no plugue 34, que é produzido maior (embora não necessariamente) em área do que o módulo 7, torna possível diminuir a interferência na comunicação de rádio entre a antena do módulo 7b e a antena de reforço 47.

[0060] Alternativamente, os cartões que incorporam a invenção podem ser formados como mostrado nas Figuras 4, 4A, 5A, 5B, 5C e 6. Esses cartões diferem daqueles discutidos acima pelo fato de que é formado um plugue cuja espessura é igual à espessura da camada de metal. Ou seja, não há bolso rebaixado.

[0061] Conforme mostrado na Figura 4, um cartão formado de acordo com esse aspecto da invenção pode incluir as seguintes etapas e estrutura de processamento:

[0062] ETAPA 1 - Uma camada de metal 30 é selecionada (como mostrado na ETAPA 1 da Figura 4) que se destina a servir como a camada superior de um cartão 10. A camada de metal 30 tem uma superfície superior (frontal) 301 e uma superfície inferior (traseira) 302 e uma espessura (D) que pode variar de menos de 0,01 polegada (0,025 cm) a mais de 0,02 polegada (0,05 cm). A camada de metal 30 pode ter as mesmas características e propriedades da camada de metal 30 mostrada e discutida acima.

[0063] ETAPA 2 - Um orifício 420 de profundidade D é formado na camada de metal 30 (como mostrado na etapa 1 da Figura 4). As dimensões laterais do orifício são L2 e W2 (consultar as Figuras 5A e 5B). O orifício 420 pode ser formado de qualquer maneira conhecida (por exemplo, fundição ou fresagem). O orifício 420 pode ser um cubo sólido regular ou irregular, ou um cilindro cuja projeção plana no plano horizontal pode ser um quadrado, um retângulo ou um círculo ou uma forma irregular. Na modalidade mostrada na Figura 4, as dimensões laterais [comprimento (L2) e largura (W2)] do orifício 420 são, respectivamente, maiores do que as dimensões laterais [comprimento L1 e largura W1 ] do módulo de IC, como discutido adicionalmente abaixo. Geralmente, L2 é maior do que L1 (em pelo menos 0,04 polegada (0,102 cm) e W2 é maior do que W1 (pelo menos 0,04 polegada (0,102 cm)). No entanto, como observado acima, L2 pode ser igual a L1 e W2 pode ser igual a W1. A vantagem de tornar L2 e W2, respectivamente, maiores do que L1 e W1 é fornecer uma maior separação entre a camada de metal e o módulo de IC e, assim, intensificar a transmissão e recepção de RF.

[0064] Um plugue 434 de qualquer material como o plugue 34 que não interfere com a transmissão de RF é formado ou moldado para se conformar às dimensões do orifício 420 para preencher a região recortada. O plugue 434 é processado e funciona para proteger o módulo de IC. As paredes internas do orifício 420 e/ou as paredes externas do plugue 434 são revestidas com um adesivo adequado de modo que o plugue 434 adira firmemente às paredes do orifício ao longo do processamento da camada de metal na formação do cartão. O plugue 434 pode ser produzido de qualquer material termoplástico, tal como PET, PVC ou outro polímero, ou qualquer material tal como resinas epóxi e uma cerâmica.

[0065] ETAPA 3 - Uma camada adesiva 42 é usada para fixar uma camada de ferrite 44 à superfície traseira 302 da camada 30. Uma camada adesiva 46 é usada para fixar uma camada de plástico (por exemplo, PVC) 48 que contém e/ou sobre a qual é montada uma antena de reforço 47 à camada de ferrite. As camadas 42, 44, 46 e 48 e a antena de reforço 47 são formadas de maneira semelhante aos componentes de número correspondente mostrados na Figura 2 e têm as mesmas funções ou funções semelhantes. O conjunto que compreende as camadas 30, 42, 44, 46 e 48 é laminado para formar um conjunto de cartão 350.

[0066] ETAPA 4 - Um orifício/abertura em formato de T 436 é então formado através do plugue 434. O orifício 436 é formado por fresagem, perfuração e/ou qualquer outro meio adequado. A porção superior 436a do orifício em forma de T 436 é formada para ter dimensões laterais e de profundidade para acomodar o módulo de IC. Onde as dimensões do módulo de IC 7 são L1 por W1 por D1, a porção superior de 436a será formada para ser apenas cerca de L1 por W1 por D1 para permitir que o módulo de IC seja inserido firmemente dentro do orifício 436a e seja colado no lugar. A porção inferior 436b do orifício 436 formado no plugue 434 (por perfuração vertical para baixo em torno do centro do plugue 434) se estende através das camadas subjacentes 42, 44 e 46 e até a camada 48, como mostrado na ETAPA 4 da

Figura 4. As dimensões laterais do orifício 436b formado no plugue 434 são feitas grandes o suficiente (a) para permitir que sinais de RF suficientes passem entre a antena de reforço 47 e o módulo de chip de IC 7 para permitir que a comunicação de RF ocorra de forma confiável em modalidades acopladas indutivamente, como representado na Figura 4 ETAPA 5A, e (b) para permitir conexões físicas 500 entre o módulo de antena e o módulo de IC, como representado na Figura 4 ETAPA 5B. As conexões físicas podem assumir qualquer forma, conforme discutido em relação à modalidade representada na Figura 2 ETAPA 7B. As dimensões laterais do orifício 436b formado no plugue 434 são denotadas como L3 e W3, onde L3 e W3 são menores do que L1 e W1. Observe que tornar L3 e W3 menores que L1 e W1, respectivamente, resulta na formação de saliências 438, que fornecerão suporte para o módulo de IC e o manterão em sua altura projetada de D1 abaixo da superfície superior do cartão

301. O módulo de IC 7 pode ser inserido firmemente e fixado (colado) às saliências 438 e às paredes internas superiores do plugue 434.

[0067] ETAPAS 5A ou 5B – O módulo de IC 7 que inclui um chip 7a e uma antena de chip 7b e um conjunto de contatos 7c é posicionado dentro do orifício 436a é colado no lugar. Conexões físicas se estendem entre a antena de reforço 47 e a antena de chip 7b na modalidade representada na Etapa 5B da Figura 4.

[0068] A Figura 5A (não deve ser confundido com a Etapa 5A da Figura 4) é um diagrama em corte transversal ampliado que corresponde à etapa 4 da Figura 4. A Figura 5B é uma vista superior de um cartão que mostra os orifícios formados no metal e no plugue. A Figura 5C resultante é uma vista superior de um cartão que mostra o módulo 7 montado e inserido na parte superior do cartão. O cartão de metal inteligente 10 pode funcionar como um cartão sem fio (sem contato) ou como um cartão de contato. Observe que, como mostrado nas Figuras 5A, 5B e 5C, a porção de orifício 436a tem uma borda interna 440. O plugue tem uma borda externa 442. Como é evidente nas Figuras 5B e 5C, o módulo de IC 7 vai cobrir as aberturas 436a e 436b. Como resultado, há um espaço/área 450 entre as bordas 440 e 442 que se estendem em torno da periferia externa do módulo de IC entre o módulo 7 e a camada de metal 30. O espaço/área 450 pode ser objetado por motivos estéticos, uma vez que detrai a camada de metal contínua (exceto para o bloco de contato de módulo necessário). No entanto, deve ser reconhecido que a área/espaço 450 pode intensificar a transmissão de RF. A presença de espaço/área 450 e qualquer depressão ou saliência relacionada ao espaço 450 pode ser mascarada pela adição de uma camada de mascaramento 470, como mostrado na Figura 6. A camada de mascaramento 470 pode compreender qualquer camada não metálica, tal como, porém, sem limitação uma camada de PVC, como é conhecido na técnica, ou outros polímeros, tais como um composto de poliéster ou policarbonato, ou uma camada de cerâmica muito fina. A construção anterior com uma camada de mascaramento pode ser aceitável em muitos casos. No entanto, nos casos onde essa solução ainda não seja aceitável ou viável, a solução é voltar a produzir cartões de acordo com as etapas do processo mostradas na Figura 2.

[0069] Assim, um problema com os cartões inteligentes formados de acordo com o processo mostrado na Figura 4 é que uma parte de um plugue pode ser vista. A porção do plugue pode estragar a aparência contínua do cartão e/ou como uma saliência na superfície ou como uma depressão. Isso pode ser assim, mesmo se uma camada de mascaramento (ocultação) 470 for formada sobre a camada 30.

[0070] Conforme ensinado e discutido com referência à Figura 2, acima, o espaçamento e qualquer descontinuidade na superfície de metal (exceto para o módulo de IC) são evitados formando-se um bolso de rebaixo 32 no substrato 30 e preenchendo-se o rebaixo com um plugue 34 que não é visto da parte superior do cartão. Assim, em contraste com os anteriores e outros cartões de metal inteligentes de interface dupla, o plugue 34 não aparece como uma saliência na superfície ou como uma depressão. O mesmo não é visível quando o cartão é visto de fora. O processo da Figura 2 difere, portanto, do processo da

Figura 4, em que um orifício atravessante 420 é formado na camada de metal 30 e um plugue 434 preenche o orifício 420.

[0071] Em todas as modalidades mostradas acima, um plugue separa um módulo de IC de uma camada de metal circundante e posiciona e prende o módulo de IC dentro do cartão. Em projetos com acoplamento indutivo, o plugue também melhora a transmissividade de RF entre a antena de reforço e o módulo de IC. Em projetos fisicamente conectados, o plugue também pode fornecer vantagens operacionais. As aberturas para o plugue e seu posicionamento dentro do cartão são projetadas para manter o exterior do cartão plano e visualmente agradável.

[0072] As modalidades com conexões físicas entre o módulo de antena e a antena IC podem omitir a inclusão de um plugue, no entanto. Conforme mostrado na Figura 7, um cartão formado de acordo com esse aspecto da invenção pode incluir as seguintes etapas e estrutura de processamento:

[0073] ETAPA 1 - Uma camada de metal 30 é selecionada, a qual se destina a servir como a camada superior de um cartão 10. A camada de metal 30 tem uma superfície superior (frontal) 301 e uma superfície inferior (traseira) 302 e uma espessura (D) que pode variar de menos de 0,01 polegada (0,025 cm) a mais de 0,02 polegada (0,05 cm). A camada de metal 30 pode ter as mesmas características e propriedades da camada de metal 30 mostrada e discutida acima. Conforme mostrado na ETAPA 1 da Figura 7, uma camada adesiva 42 é usada para fixar uma camada de ferrite 44 à superfície traseira 302 da camada 30. Uma camada adesiva 46 é usada para fixar uma camada de plástico (por exemplo, PVC) 48 que contém e/ou sobre a qual é montada uma antena de reforço 47 à camada de ferrite. As camadas 42, 44, 46 e 48 e a antena de reforço 47 são formadas de maneira semelhante aos componentes de número correspondente mostrados na Figura 2 e têm as mesmas funções ou funções semelhantes. O conjunto que compreende as camadas 30, 42, 44, 46 e 48 é então laminado para formar um conjunto de cartão 750. Uma camada 52, que inclui um painel de assinatura e uma faixa magnética, pode ser fixada à camada 48 antes ou depois da laminação. As camadas 42, 44, 46, 48 (e possivelmente 52) podem ser formadas como uma submontagem e fixadas ao lado inferior 302 da camada de metal 30.

[0074] ETAPA 2 - Um orifício 720 é formado através da camada de metal 30 e das camadas 42, 44, 46, até a camada 48. Embora mostrado parando na camada 48, em algumas modalidades, o orifício também pode cortar através da camada 48 (isso também é verdadeiro para as outras modalidades descritas e representadas no presente documento). As dimensões laterais do orifício são nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores do que as dimensões laterais do módulo de IC (por exemplo, L1 e W1). O orifício 720 pode ser formado de qualquer maneira conhecida (por exemplo, fresagem, perfuração e/ou qualquer outro meio adequado). O orifício 720 pode ser um cubo sólido regular ou irregular, ou um cilindro cuja projeção plana no plano horizontal pode ser um quadrado, um retângulo ou um círculo ou uma forma irregular. O orifício também pode ter uma configuração escalonada (em forma de T em corte transversal), com uma porção relativamente mais larga voltada para uma superfície superior e uma parte relativamente mais estreita voltada para uma superfície inferior do cartão, de modo que o chip quando inserido repouse sobre uma prateleira de metal no corpo do cartão formado na transição da parte relativamente mais estreita para a parte relativamente mais larga. Na modalidade mostrada na Figura 7, as dimensões laterais [nominalmente, comprimento (L1) e largura (W1)] do orifício 420 são apenas ligeiramente maiores do que as dimensões laterais [também nominalmente, comprimento L1 e largura W1] do módulo de IC como discutido no presente documento, em que a diferença entre as dimensões do orifício e do módulo está em conformidade com uma tolerância comercialmente aceitável.

[0075] ETAPA 3 - As conexões físicas 700 são fornecidas entre o módulo de antena e o módulo de IC, como representado na Figura 7 ETAPA 3. As conexões físicas podem assumir qualquer forma, conforme discutido em relação à modalidade representada na Figura 2 ETAPA 7, exceto porque o orifício 720 não é revestido por um plugue não condutor, as conexões físicas podem ser isoladas para evitar curto-circuito contra as paredes do orifício.

Em uma modalidade, representada na Figura 7 ETAPA 2 ALT A, um revestimento 760 pode ser disposto nos lados do orifício, tal como com um revestimento ou um plugue anular inserido no orifício, antes de produzir as conexões com fio.

O revestimento 720 pode ter um comprimento suficiente para cobrir todo o orifício abaixo da profundidade de inserção do módulo de IC para a antena de reforço, ou pode cobrir apenas a porção metálica do orifício.

Em outra modalidade, pelo menos a porção das conexões físicas 700b disposta dentro da porção do orifício no corpo de metal pode ser fios isolados (por exemplo, fios condutores revestidos com um revestimento não condutor). Em outra modalidade, retratada na Figura 7 ETAPA 3, a camada de antena de reforço 48 tem pontos de conexão 702a para conexão à antena através dos segmentos de conexão 700a e o módulo de IC tem pontos de conexão correspondentes 704a.

Conforme representado na Figura 8, um conector modular 710 tem pontos de conexão de acoplamento 702b e 704b, respectivamente, para coincidir com os pontos de conexão correspondentes na camada de antena e no chip de IC, com segmentos de conexão eletricamente condutores 700b que conectam os pontos de conexão 702b e 704b dentro do conector.

As dimensões laterais do conector 710 também são nominalmente L1 e W1, essencialmente dentro da mesma tolerância comercial que o módulo de IC, para permitir uma inserção firme dentro do orifício 720. O conector também pode ter uma inserção com dimensões L3 e W3 menores do que L1 e W1, respectivamente, resultando na formação de saliências 738, que fornecem suporte para o módulo de IC e o mantêm em sua altura projetada de D1 abaixo da superfície superior do cartão 301. Da mesma forma, na modalidade representada na Figura 7 ETAPA 2 ALT A, o revestimento 760 pode ser dimensionado para fornecer uma saliência equivalente.

O módulo de IC 7 pode ser inserido firmemente e fixado (colado) às saliências 738 e às paredes internas superiores da inserção dentro do conector 710. Deve ser entendido que, embora representado em conexão com essa modalidade, uma estrutura de conector semelhante pode ser empregada para qualquer uma das outras modalidades representadas no presente documento para produzir conexões físicas, com a periferia e a área lateral do conector combinadas com a respectiva periferia e área lateral do orifício em que o mesmo é inserido. Na modalidade representada na Figura 7, ETAPA 3, o corpo do conector compreende preferencialmente um material não condutor, de modo a evitar fazer quaisquer conexões elétricas entre os traços 700b e/ou entre os traços e as paredes do orifício 720 na porção de metal do cartão.

[0076] Conforme mostrado na ETAPA 3 da Figura 7, o módulo de IC 7, que inclui um chip 7a e uma antena de chip 7b e um conjunto de contatos 7c, é posicionado dentro do orifício 436. As conexões físicas 700a, b se estendem entre a antena de reforço 47 e a antena de chip 7b.

[0077] Embora discutido no presente documento em termos de dimensões L1, W1 em relação às dimensões L2, W2 em relação às dimensões L3, W3 em vários lugares, como observado no presente documento, a invenção não está limitada a modalidades retangulares, como observado acima. Por conseguinte, quando discutido em termos de um elemento com dimensões maiores do que outro, deve ser entendido que em modalidades não retangulares, a referência a uma estrutura com dimensões relativamente maiores se refere a uma estrutura que tem uma área relativamente maior com um perímetro relativamente maior localizado de forma relativa radialmente para fora da estrutura comparativa, o que também é inerentemente verdadeiro para as modalidades retangulares referenciadas nos exemplos.

[0078] Embora a invenção seja ilustrada e descrita no presente documento com referência a modalidades específicas, a invenção não se destina a ser limitada aos detalhes mostrados. Em vez disso, várias modificações podem ser feitas nos detalhes dentro do escopo e alcance de equivalentes das reivindicações e sem se afastar da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Cartão que tem um comprimento de cartão, uma largura de cartão e uma espessura de cartão, sendo que o cartão é caracterizado por compreender: uma camada de metal que tem uma superfície superior e uma superfície inferior que se estendem uma paralela à outra; uma abertura na dita camada de metal (a) que se estende da dita superfície superior para a dita superfície inferior ou (b) definida por uma primeira região recortada na dita superfície superior da dita camada de metal e uma segunda região recortada que se estende da dita superfície inferior da dita camada de metal e que se estende verticalmente abaixo da primeira região recortada e geralmente de uma maneira simétrica em relação à primeira região recortada; um módulo de circuito integrado (IC) que tem uma profundidade D1, uma primeira área e um primeiro perímetro disposto dentro da abertura ou da primeira região recortada, sendo que o módulo IC tem contatos posicionados ao longo da superfície superior da camada de metal e configurados para se comunicar com o uso de Transmissão de RF para permitir operação sem contato; um plugue que compreende material não impedidor de RF disposto dentro da dita abertura ou da dita segunda região de recorte, sendo que o plugue tem uma segunda área e um segundo perímetro que são iguais ou maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente; uma camada de ferrite disposta abaixo da camada de metal; um orifício vertical no plugue e que se estendem através da camada de ferrite, sendo que o orifício vertical tem uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente; e uma antena de reforço fixada à camada de ferrite para melhorar a transmissão de RF com o módulo de IC.

2. Cartão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a primeira região recortada ter dimensões nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores do que D1, a primeira área e o primeiro perímetro, para facilitar um ajuste firme do módulo de IC disposto dentro da primeira região recortada, sendo que a segunda região recortada tem uma segunda área e segundo perímetro que são maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente, que se estende verticalmente até uma distância D1 da superfície superior, com o plugue disposto dentro da segunda região recortada.

3. Cartão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita camada de metal ter uma espessura D maior do que D1, e a abertura na dita camada de metal se estender por uma espessura total da dita camada de metal na qual está localizado o dito módulo de IC montado no dito plugue, sendo que o dito IC módulo e o dito plugue se estendem entre as superfícies superior e inferior da camada de metal.

4. Cartão, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por a segunda área e o segundo perímetro da abertura na camada de metal serem, respectivamente, maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente, e o plugue ser fixado à camada de metal e preencher a abertura dentro da camada de metal, e em que o plugue tem uma primeira região recortada que tem uma área e um perímetro nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente, estendendo-se por uma profundidade nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que D1, abaixo da superfície superior para acomodar o módulo de IC com um ajuste firme e uma segunda região abaixo da primeira região que se estende até a superfície inferior da camada de metal.

5. Cartão, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por compreender adicionalmente uma camada de mascaramento disposta sobre a superfície de metal superior e qualquer porção exposta do plugue.

6. Cartão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a antena de reforço ser configurada para acoplar indutivamente ao módulo de IC.

7. Cartão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a antena de reforço ser conectada fisicamente ao módulo de IC.

8. Método para produzir o cartão, de acordo com a reivindicação 1, sendo que o método é caracterizado por compreender as etapas de: selecionar a camada de metal; recortar a segunda região recortada na dita camada de metal começando na dita superfície inferior da dita camada de metal; fixar com segurança o plugue dentro da dita segunda região recortada, o dito plugue projetado para se ajustar e preencher a segunda região recortada; recortar a primeira região recortada na dita superfície superior da dita camada de metal sobreposta à dita segunda região recortada, em que a dita primeira região recortada é disposta simetricamente em relação à segunda região recortada; inserir e fixar com segurança o dito módulo de IC dentro da dita primeira região recortada com os contatos do módulo de IC posicionados ao longo do mesmo plano horizontal que a superfície superior da camada de metal; fixar a camada de ferrite à superfície inferior da camada de metal;

fixar a dita camada de antena de reforço à camada de ferrite; formar o orifício vertical no plugue e na dita camada de ferrite.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por compreender adicionalmente a laminação da camada de metal, da camada de ferrite e da camada de antena de reforço.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por compreender adicionalmente a conexão física da antena auxiliar ao módulo de IC.

11. Método para produzir o cartão, de acordo com a reivindicação 3, sendo que o método é caracterizado por compreender as etapas de: selecionar a camada de metal; formar a abertura; fixar com segurança o plugue dentro da dita abertura; e inserir e fixar com segurança o dito módulo de IC dentro da dita primeira região recortada de plugue; fixar a camada de ferrite à superfície inferior da camada de metal; fixar a dita camada de antena de reforço à camada de ferrite; e formar o orifício vertical no plugue e na dita camada de ferrite.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender adicionalmente a formação de uma camada de mascaramento formada sobre a superfície de metal superior e qualquer porção exposta do plugue.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por compreender adicionalmente a laminação da camada de metal, da camada de ferrite e da camada de antena de reforço.

14. Cartão inteligente de metal com capacidade de interface dupla caracterizado por compreender: uma camada de metal de espessura D que tem uma superfície superior e uma superfície inferior que se estendem uma paralela à outra, sendo que a superfície superior define um plano horizontal; um módulo de circuito integrado (IC) que tem uma região superior com contatos configurados para contato físico com um leitor de cartão, o dito módulo de IC também configurado para comunicação de radiofrequência (RF) sem contato com um leitor de cartão, sendo que o dito módulo de IC tem uma primeira periferia, uma primeira área e uma espessura D1, em que D1 é menor do que D; um plugue de material não impedidor de RF que tem uma segunda periferia e uma segunda área que são iguais ou maiores do que a primeira periferia e uma primeira área, respectivamente; uma abertura na dita camada de metal que se estende por uma espessura total da dita camada de metal, sendo que o dito módulo de IC é montado no dito plugue disposto na dita abertura, o dito módulo de IC e o dito plugue se estendem na direção vertical entre as superfícies superior e inferior da camada de metal, com os contatos do módulo de IC posicionados ao longo do mesmo plano horizontal que a superfície superior da camada de metal, em que a abertura na camada de metal tem uma primeira região em na superfície superior, e logo abaixo da mesma, para acomodar o módulo de IC e uma segunda região abaixo da primeira região que se estende até a superfície inferior da camada de metal, a abertura na primeira região tem dimensões laterais nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores do que a primeira área e a primeira periferia por uma profundidade nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que D1 e a segunda região tem uma segunda área e uma segunda periferia por uma profundidade de uma espessura restante do cartão abaixo da primeira região, em que o módulo de IC se ajusta e preenche a abertura na primeira região e o plugue se encaixa e preenche a abertura na segunda região, em que a segunda área e a segunda periferia são, respectivamente, maiores do que a primeira área e a primeira periferia; e uma camada de mascaramento disposta sobre a superfície de metal superior e qualquer porção exposta do plugue; uma camada de ferrite disposta abaixo da camada de metal; um orifício vertical formado no plugue e através da camada de ferrite, sendo que o orifício vertical tem uma terceira área e uma terceira periferia menores do que a primeira área e a primeira periferia, respectivamente; e uma antena de reforço fixada à camada de ferrite para melhorar a transmissão de RF com o módulo de IC.

15. Cartão, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a antena de reforço ser configurada para acoplar indutivamente ao módulo de IC.

16. Cartão, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por a antena de reforço ser conectada fisicamente ao módulo de IC.

17. Cartão caracterizado por compreender: uma camada de metal que tem uma superfície superior e uma superfície inferior que se estendem uma paralela à outra; uma primeira região recortada na dita superfície superior da dita camada de metal, sendo que a dita primeira região tem uma primeira profundidade, um primeiro perímetro e uma primeira área; um módulo de circuito integrado (IC) preso firmemente dentro da primeira região recortada, sendo que o dito módulo de IC tem contatos posicionados ao longo da superfície superior da camada de metal e configurados para se comunicar com o uso de transmissão de RF para permitir a operação sem contato; uma segunda região recortada que se estende da dita superfície inferior da dita camada de metal até a primeira profundidade da superfície superior, sendo que a dita segunda região recortada se estende verticalmente abaixo da primeira região recortada e geralmente de uma maneira simétrica em relação à primeira região recortada, em que dita segunda região recortada tem uma segunda área e um segundo perímetro maiores do que a primeira área e o segundo perímetro; e um plugue formado de material não impedidor de RF preso firmemente dentro da dita segunda região recortada; uma camada de ferrite disposta abaixo da camada de metal; um orifício vertical formado no plugue e através da camada de ferrite, sendo que o orifício vertical tem uma terceira área e uma terceira periferia menores do que a primeira área e a primeira periferia, respectivamente; e uma antena de reforço fixada à camada de ferrite para melhorar a transmissão de RF com o módulo de IC.

18. Cartão, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a antena de reforço ser configurada para acoplar indutivamente ao módulo de IC.

19. Cartão, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado por a antena de reforço ser conectada fisicamente ao módulo de IC.

20. Cartão, sendo que o cartão é caracterizado por compreender: uma camada de metal que tem uma superfície superior e uma superfície inferior que se estendem uma paralela à outra, e uma espessura que se estende entre a superfície superior e a superfície inferior; uma camada de ferrite disposta abaixo da camada de metal; uma antena de reforço disposta abaixo da camada de ferrite para melhorar a transmissão de RF com o módulo de IC; uma abertura na dita camada de metal e na camada de ferrite que se estende até a camada de antena de reforço; um módulo de circuito integrado (IC) que tem uma primeira área, um primeiro perímetro e uma primeira profundidade que é menor do que a espessura da camada de metal, sendo que o módulo de IC é disposto dentro da abertura e tem contatos posicionados ao longo da superfície superior da camada de metal e configurados para se comunicar com o uso de transmissão RF para permitir a operação sem contato; e uma conexão elétrica física entre a antena auxiliar e o módulo de IC que se estende através da abertura.

21. Cartão, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por compreender adicionalmente um revestimento não condutor na abertura da camada de metal.

22. Cartão, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por o revestimento não condutor compreender um plugue de material não condutor, em que o plugue tem uma segunda área e um segundo perímetro maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

23. Cartão, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o plugue ter a segunda área e o segundo perímetro por uma profundidade que se estende por uma espessura total da camada de metal e compreender adicionalmente uma região recortada no plugue nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que a primeira área, em que o primeiro perímetro e a primeira profundidade são para receber o módulo de IC na região recortada, sendo que o plugue tem adicionalmente um orifício que se estende da região recortada por uma profundidade restante do plugue e se conecta à abertura na camada de ferrite, o orifício atravessante no plugue e a abertura na camada de ferrite têm uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

24. Cartão, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por a abertura ser uma abertura escalonada que tem uma primeira região nominalmente igual, mas ligeiramente maior do que a primeira área, o primeiro perímetro e a primeira profundidade de modo a encaixar o módulo de IC firmemente em seu interior, e uma segunda região que tem a segunda área e o segundo perímetro por uma profundidade que se estende da superfície inferior da camada de metal por uma distância menor do que uma espessura total da camada de metal, em que o plugue é disposto apenas na segunda região, sendo que o plugue tem um orifício atravessante que se conecta à abertura na camada de ferrite, em que o orifício atravessante no plugue e a abertura na camada de ferrite têm uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

25. Cartão, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por a abertura ter uma área e um perímetro que são nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores do que a primeira área e a segunda área, e a conexão elétrica física entre a antena auxiliar e o módulo de IC compreender um módulo de conexão disposto entre a antena de reforço e o módulo de IC.

26. Cartão, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado por a antena de reforço ter primeiro e segundo nós de conexão e o módulo de IC ter terceiro e quarto nós de conexão e o módulo de conexão ter primeiro e segundo nós de conexão em uma primeira superfície do mesmo e terceiro e quarto nós de conexão em uma segunda superfície do mesmo, um primeiro traço condutor que conecta o primeiro e o terceiro nós e um segundo traço condutor que conecta o segundo e o quarto nós.

27. Método para produzir o cartão, de acordo com a reivindicação 20, sendo que o método é caracterizado por compreender as etapas de: selecionar a camada de metal; fixar a camada de ferrite abaixo da camada de metal; fixar a dita camada de antena de reforço abaixo da camada de ferrite; formar a abertura na camada de metal que se estende através da camada de ferrite até a antena de reforço; e inserir e fixar com segurança o dito módulo de IC na abertura com os contatos do módulo de IC posicionados ao longo do mesmo plano horizontal que a superfície superior da camada de metal e o módulo de IC fisicamente conectado à camada de antena de reforço.

28. Método, de acordo com a reivindicação 27, sendo que o método é caracterizado por compreender primeiro formar a abertura na camada de metal e dispor um plugue em pelo menos uma porção da abertura na camada de metal, sendo que pelo menos uma porção do plugue tem uma segunda área e um segundo perímetro maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente, e criar um orifício atravessante no plugue e na abertura na camada de ferrite, em que o orifício atravessante no plugue e na abertura na camada de ferrite tem uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28, sendo que o método é caracterizado por compreender primeiro formar uma porção inferior da abertura na camada de metal por menos do que uma espessura total da camada de metal, sendo que a porção inferior tem a segunda área e um segundo perímetro, e dispor o plugue na porção inferior da camada de metal, então, criar um orifício no plugue e na abertura na camada de ferrite, sendo que o orifício no plugue e na abertura na camada de ferrite tem uma terceira área e um terceiro perímetro menores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

30. Método, de acordo com a reivindicação 27, sendo que o método é caracterizado por compreender primeiro laminar a camada de metal, a camada de ferrite sob a camada de metal e a camada de antena de reforço juntas, então, formar a abertura na camada de metal que se estende através da camada de ferrite até a antena de reforço, em que a abertura tem uma área e um perímetro nominalmente iguais, mas ligeiramente maiores do que a primeira área e o primeiro perímetro, respectivamente.

31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por compreender adicionalmente dispor um revestimento na abertura antes de inserir e fixar com segurança o dito módulo de IC na abertura e conectar o módulo de IC à camada de antena de reforço.

32. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por a camada de antena de reforço ter uma pluralidade de nós de conexão e o módulo de IC ter uma pluralidade de nós de conexão, que compreende adicionalmente dispor um conector na abertura antes de inserir o módulo de IC na abertura, sendo que o conector tem nós de acoplamento para conectar aos nós de conexão da antena de reforço e aos nós de conexão do módulo de IC.