CN101937520A

CN101937520A - 一种实现近场通信功能的电信智能卡

Info

Publication number: CN101937520A
Application number: CN 201010272661
Authority: CN
Inventors: 吴俊军; 余鹏飞
Original assignee: Wuhan Tianyu Information Industry Co Ltd
Current assignee: Wuhan Tianyu Information Industry Co Ltd
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2030-09-03
Also published as: CN101937520B

Abstract

本发明公开了一种实现NFC功能的电信智能卡，包括卡基、SIM卡模块和天线层，NFC芯片内嵌于SIM卡模块中，SIM卡模块设置于卡基上，SIM卡模块上设置有二个保留触点和六个功能触点。天线层包括线圈部分、连接部分和卡片接触部分，并为一个整体。卡片接触部分粘贴在卡基上。其特征在于，卡基的空闲区域内设置有新增触点，NFC芯片通过其中两个新增触点实现射频信号的接收和发送，并分别通过第三和第四个新增触点依次实现电源控制和信号传输控制。该电信智能卡通过增加NFC芯片和触点，实现了具备NFC功能并与NFC手机相兼容的电信智能卡，另外，解决了现有技术中SIM卡保留触点被占用以及天线触点与SIM卡对应触点之间接触不良的问题。

Description

一种实现近场通信功能的电信智能卡

技术领域

本发明涉及移动通信设备领域，尤其涉及一种含近场通信芯片的电信智能卡。

背景技术

移动支付，也称为手机支付，就是允许用户使用其移动终端(通常是手机)对所消费的商品或服务进行账务支付的一种服务方式。整个移动支付价值链包括移动运营商、支付服务商、应用提供商、设备提供商、系统集成商、商家和终端用户。目前移动支付业务大多采用13.56MHz和2.4GHz标准，实现方式主要有DIC(Dual Interface Card，双界面卡)和NFC(NearField Communication，近场通信)两种。

DIC方案通过对SIM(Subscriber Identification Module，个人识别模块)卡的改造和升级实现移动支付功能，解决了基于NFC方案的移动支付业务对手机终端过于依赖的问题，使移动运营商更积极主动的参与到移动支付业务的推广和应用中来。DIC方案的不足在于占用了SIM卡中将要用于大容量高速业务的保留引脚C4和C8，同时，其存储和运算能力依赖SIM卡芯片，且无主动电源，只能工作于被动通信模式，不具有读写器功能和点对点通信功能，难以调动手机硬件资源，应用范围受到限制。

NFC与DIC主要的不同是在手机中集成NFC芯片和天线，SIM卡不做改动，这使NFC手机既能调用手机硬件资源，又具有近距离无线通信能力，具备读写器、标签以及点对点通信三种应用模式，应用范围非常广，但这种方案绕开了移动支付价值链中处于关键地位的移动运营商，同时，用户必须更换手机终端，使其兼容NFC标准，这都势必影响基于NFC方案的移动支付业务的推广和普及。采用SWP(Single Wire Protocol，单线协议)标准的新一代NFC方案通过单独的C6引脚实现NFC芯片和SIM卡之间的全双工通信，无需占用SIM卡中的两个保留触点，并将安全功能置于SIM卡内实现。

为了避免移动支付功能对手机终端类型的依赖，并在SIM卡实现完整的移动支付解决方案，主流的双界面和全卡解决方案均不可避免的占用了SIM卡中的两个保留触点C4和C8，同时，C4和C8两个保留触点在SIM卡模块中的物理位置决定了现有技术中天线触点与上述两触点之间均存在不良电接触的可靠性隐患。

目前，市面上还没有出现内含NFC芯片，具有近距离无线通信能力，并且能和NFC手机兼容的电信智能卡。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现近场通信功能的电信智能卡，该电信智能卡具备近距离无线通信功能，同时，可使其直接用于NFC手机终端。

本发明提供的一种实现近场通信功能的电信智能卡，包括卡基、SIM卡模块和天线层，SIM卡模块设置于所述卡基上，SIM卡模块上设置有两个保留触点和六个功能触点，天线层包括线圈部分和通过连接部分与所述线圈部分相连接的卡片接触部分，卡片接触部分粘贴在所述卡基上；

其特征在于，线圈部分、连接部分和卡片接触部分为一个整体；SIM卡模块中含有SIM卡芯片和NFC芯片，SIM卡芯片和NFC芯片之间通过单线协议SWP进行全双工通信，所述卡基的空闲区域内设置有至少一个新增触点；天线层与卡基D粘结，剥离天线层后的电信智能卡能够在NFC手机终端中正常使用。

本发明提供的电信智能卡具备近距离无线通信功能，同时，通过剥离天线层，可使其直接用于NFC手机终端。解决了目前如果使用NFC功能必须更换手机终端的问题，以及此类电信智能卡无法用于NFC手机终端的问题，另外，解决了天线触点接触不良和保留触点被占用的问题。具体而言，本发明具有以下技术特点：

(1)在本发明的结构中，所述SIM卡芯片和NFC芯片在卡基上所处的位置可根据不同的需要及场合进行自由布置；所述SIM卡芯片和NFC芯片之间通过SWP协议在一根信号线上实现全双工通讯。所述卡基的空闲区域均可用于新增触点的放置，其中，由所述六个功能触点的物理位置及其在卡槽内受力情况可以得知，新增触点放置于这六个功能触点所围成的空闲区域内将更稳定可靠。这些新增触点在受力稳定、接触牢靠的情况下将用于信号的传输和处理以及能量供给，实现非接触式通信以及高速下载等扩展功能，解决了现有技术中接触不良、保留触点被占用以及设备间无法兼容的问题。

(2)当新增触点为三个或三个以上时，本发明具备NFC功能且与NFC手机相兼容。该智能卡具备近距离无线通信能力，在主动模式下能实现读写器功能，在被动模式下能实现标签标识功能，以及在设备间实现点对点通信功能。通过剥离该电信智能卡的天线层，可以将该电信智能卡直接用于NFC手机，能在不影响NFC手机功能的前提下正常工作。另外，通过在卡片接触部分上的天线触点与所述卡基的空闲区域内的两个新增触点连接，解决了SIM卡模块中两个保留触点被占用的问题，同时，实现了天线触点与SIM卡触点之间稳定牢固的电连接。

附图说明

图1为三个新增触点情况下的卡基和SIM卡模块的示意图。

图2为目前各芯片间供电方式的示意图。

图3为本发明所采用的各芯片间供电方式的示意图。

图4为天线层作为NFC芯片电源开关的示意图。

图5为三个触点情况下的天线层示意图。

图6为三个增触点情况下芯片和触点间的连接示意图。

图7为四个新增触点情况下的卡基和SIM卡模块的示意图。

图8为四个增触点情况下的天线层示意图。

图9为四个新增触点情况下芯片和触点间的连接示意图。

具体实施方式

下面通过借助实施例和附图更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这些实施例的限制。

如图1所示，本实施例提供的实现NFC功能的电信智能卡包括：

卡基D、设置于所述卡基D上的SIM卡模块400和天线层。

通常而言，卡基为承载SIM卡芯片的基材或采用SiP(System in aPackage)工艺封装而成的电子构装；SIM卡触点定义符合ISO7816带触点的集成电路卡规范，SIM卡模块上设有2个保留触点和6个功能触点(即C1-C3，C5-C7)，其中的C1、C2、C3、C5、C7五个触点是常规SIM卡触点；C1作为VCC(电源触点)为所述SIM卡内部各功能模块提供电源，C6作为VPP(高压编程触点)已失去作用；C4和C8已被国际标准组织扩展为新一代SIM卡的高速接口。现有SIM卡模块中各触点之间的区域包括空闲区域和接地区域，接地区域用于连接接地触点C5(GND)。

一般而言，目前现有的近场通信解决方案均采用如图2所示的芯片供电方式，这种供电方式将NFC芯片和SIM卡芯片串联连接，NFC芯片先于SIM芯片供电，并且NFC芯片的工作状态将影响SIM卡芯片的电能供应，本发明采用如图3所示的供电方式，将NFC芯片和SIM卡芯片并联连接，NFC芯片和SIM卡芯片同时供电，没有加电顺序，彼此的工作状态不会相互影响，同时，如图4所示，本发明所述的天线层将作为NFC芯片的电源开关，当剥离天线层时，所述NFC芯片由于电源电路中断而失效，但所述SIM卡芯片依然能够正常工作，从而达到可将本发明所述的SIM卡直接用于NFC手机终端的效果。

本发明将接地区域集中缩小到接地触点C5，在不影响SIM卡正常使用的情况下，得到受力均匀的闲置区域，所述受力均匀的闲置区域即为所述六个功能触点所围成的区域。该闲置区域和卡基上现有的闲置区域统称为卡基的空闲区域，用于新增触点的安放。

在本发明一较佳实施例中，所述卡基D的空闲区域内设置有三个新增触点。如图5图6所示，卡片接触部分300上的各触点双表面均覆有导电材料，卡片接触部分300与卡基D的形状以及两者触点个数和触点位置均相同，二者之间通过不干胶相连，对应位置的触点均保持接触。所述卡片接触部分300上的电源旁路触点320和所述卡片接触部分300上的电源触点C1’连接；卡片接触部分300的天线触点310双表面覆铜，所述天线触点310与所述卡基D的空闲区域内的两个新增触点410分别连接，NFC芯片中的两个射频天线触点510与所述两个新增触点410分别连接，从而实现非接触式射频信号的接收、发送和处理；卡片接触部分300上的电源旁路触点320和所述卡基D上的新增触点420通过导电涂层相连接，而所述卡基D的空闲区域内的新增触点420与NFC芯片中的电源触点520连接；NFC芯片中的SWP触点530和SIM卡芯片中的SWP触点610分别与SIM卡模块400上的功能触点C6连接；SIM卡芯片的电源触点620与SIM卡模块上的电源触点C1相连。NFC芯片和SIM卡芯片的其他常规触点直接与对应触点相连。另外，天线触点处的固定方式可以采取焊接或镀导电材料等。

本实施例中，依次通过所述卡片接触部分300上的电源触点C1’和所述卡片接触部分300上的电源旁路触点320连接，卡片接触部分300上的电源旁路触点320和所述SIM卡模块400上的新增触点420连接，以及所述SIM卡模块400上的新增触点420与NFC芯片中的电源触点520连接，实现了所述卡片接触部分300上的电源触点C1’和所述NFC芯片中的电源触点520之间的连接，从而提供了所述NFC芯片正常工作所需的能量。

本实施例中，若天线层被剥离，其效果示意图如图4所示，即所述卡片接触部分300上的各触点与所述SIM卡模块400上对应的各触点处于非接触状态，则所述NFC芯片的电源供给线路被切断，所述NFC芯片随即掉电而被处于失效状态，但SIM卡芯片依然能正常工作。此时，被剥离天线层的电信智能卡能直接应用于NFC手机终端，并且该电信智能卡和NFC手机终端均能正常工作。

卡片接触部分300上的其他触点分别与所述SIM卡模块400上的对应触点连接，以便和移动终端的电路部分进行电连接。

线圈部分100可以是如图5所示的圆形线圈，也可以是方形或其它任形态的线圈。

在本发明的另一较佳实施例中，如图7所示，所述卡基D的空闲区域内设置有4个新增触点，其中三个新增触点与上述实施例中三个新增触点的作用和功能相同，另一个新增触点则用于实现NFC芯片中SWP信号电路的开关功能，其实现方法和上述实施例中通过一个新增触点实现NFC芯片中电源信号电路的开关功能所使用的方法类似。

如图8和图9所示，卡片接触部分300上的各触点双表面均覆有导电材料，卡片接触部分300与卡基D的形状以及两者触点个数和触点位置均相同，二者之间通过不干胶相连，对应位置的触点均保持接触。所述卡片接触部分300上的电源旁路触点320和所述卡片接触部分300上的电源触点C1’连接；卡片接触部分300的天线触点310双表面覆铜，所述天线触点310与所述卡基D的空闲区域内的两个新增触点410分别连接，NFC芯片中的射频天线触点510与所述两个新增触点410分别连接，从而实现非接触式射频信号的接收、发送和处理；卡片接触部分300上的电源旁路触点320和所述卡基D上的新增触点420通过导电涂层相连接，而所述卡基D的空闲区域内的新增触点420与NFC芯片中的电源触点520连接；NFC芯片中的SWP触点530和所述卡基D的空闲区域内的新增触点430连接，新增触点430还通过导电涂层与卡片接触部分300上的触点330相连接，所述卡片接触部分300上的触点330和所述卡片接触部分300上的触点C6’连接。SIM卡芯片中的SWP触点610和SIM卡模块400上的功能触点C6连接。

NFC芯片和SIM卡芯片的其他常规触点直接与对应触点相连。另外，天线触点处的固定方式可以采取焊接或镀导电材料等。

本实施例中的电信智能卡除了具备上一个实施例中的电信智能卡所具有的所有功能和特点，还对NFC芯片的SWP信号电路进行了改造，通过一个新增触点实现了NFC芯片中SWP信号电路的开关功能。

本实施例中，若天线层被剥离，即所述卡片接触部分300上的各触点与所述SIM卡模块400上对应的各触点处于非接触状态，则所述NFC芯片的电源供给线路和SWP信号传输电路同时被断开，所述NFC芯片随即处于失效状态，但SIM卡芯片依然能正常工作。此时，被剥离天线层的电信智能卡能直接应用于NFC手机终端，并且该电信智能卡和NFC手机终端均能正常工作。

线圈部分100可以是如图1所示的圆形线圈，也可以是方形或其它任形态的线圈。

卡基的空闲区域内新增触点410的数量也可以为三个以下或三个以上，其用途也不限于供电和连接天线。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造新劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种实现近场通信功能的电信智能卡，包括卡基、SIM卡模块和天线层，SIM卡模块设置于所述卡基上，SIM卡模块上设置有两个保留触点和六个功能触点，天线层包括线圈部分(100)和通过连接部分(200)与所述线圈部分(100)相连接的卡片接触部分(300)，卡片接触部分(300)粘贴在所述卡基(D)上；

其特征在于，线圈部分(100)、连接部分(200)和卡片接触部分(300)为一个整体；SIM卡模块中含有SIM卡芯片500和NFC芯片(600)，SIM卡芯片(500)和NFC芯片(600)之间通过单线协议SWP进行全双工通信，所述卡基的空闲区域内设置有至少一个新增触点；天线层与卡基D粘结，剥离天线层后的电信智能卡能够在NFC手机终端中正常使用。

2.根据权利要求1所述的电信智能卡，其特征在于，新增触点的数量为三个，其中第一、第二新增触点通过导电涂层与卡片接触部分(300)上的天线触点(310)相连接，第三新增触点通过导电涂层与卡片接触部分(300)上的电源旁路触点320相连接；

SIM卡芯片的SWP触点(610)和NFC芯片的SWP触点(530)分别与SIM卡模块上的功能触点C6相连，NFC芯片的射频天线触点(510)和第一、第二新增触点相连，NFC芯片的电源触点(520)和第三新增触点相连，SIM卡芯片的电源触点(620)和SIM卡模块上的功能触点C1相连，卡片接触部分(300)上的电源旁路触点(320)和所述卡片接触部分(300)上的电源触点C1’连接。

3.根据权利要求2所述的电信智能卡，其特征在于，卡基的空闲区域还设置有第四新增触点，第四新增触点与NFC芯片中的SWP触点(530)连接，第四新增触点还通过导电涂层与卡片接触部分(300)上的触点(330)相连接，所述卡片接触部分(300)上的触点(330)和所述卡片接触部分(300)上的触点(C6’)连接。

4.根据权利要求3所述的电信智能卡，其特征在于，卡基的空闲区域还设置有其它新增触点，所述其它新增触点或者与天线触点相连，或者用于接收模拟或数字信号以及实现高速下载功能，或者用于连接功能触点。