CN102647810A

CN102647810A - 一种智能卡转换器

Info

Publication number: CN102647810A
Application number: CN2011100406596A
Authority: CN
Inventors: 陆红梅; 杨阳
Original assignee: SHANGHAI ZHENXIAN ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: SHANGHAI ZHENXIAN ELECTRONIC TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2011-02-19
Filing date: 2011-02-19
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明公开了一种智能卡转接器，包括信号处理电路、射频天线及回路以及两组或多组和智能卡通信的接口电路，实现了将普通接触式智能卡（特别是手机SIM卡）扩展为同时具备接触式和非接触式智能卡的功能，无须通过运营商增加服务。本发明大大方便了普通接触式智能卡向双界面智能卡的转变，也实现了普通手机用户在不更换手机和SIM卡的情况下实现现场无线电子支付功能。

Description

一种智能卡转换器

技术领域

本发明涉及智能卡领域，特别是手机应用SIM卡领域，具体涉及一种智能卡转换器，可在实现将接触式智能卡通过转换后实现非接触智能卡和接触式智能卡同时应用的功能，具有广泛的应用价值。

背景技术

手机已成为当今社会的必备通信设备，在手机的应用中离不开SIM卡。SIM卡是一长装有微处理器的集成电路智能卡，其中包含具有微处理功能的MCU电路、程序存储器、用户存储器、数据存储器和串行通信接口电路。这些电路被有机地集成在一个芯片中，然后封装成符合ISO8716的卡片，供用户使用。普通的SIM卡仅能实现一个手机号码的管理及相关信息的存储。在近距离射频通信不断应用的同时，基于手机的电子支付逐渐进入到用户的身边。行业内出现了以2.45GHz通信频段近距离无线支付SIM卡，但是这种卡的生产成本非常高，使用时必须更换SIM卡，而且通信距离不稳定，容易受到干扰，安全性较差。这种方式的换卡只能通过运营商来实现，这在大量应用上存在着壁垒。

以射频通信技术为基础的13.56MHz的高频（HF）频段近场支付方式，已经在交通、门禁、物流、身份管理等诸多领域大范围应用。交通一卡通、门禁卡、物品和商品标签，中国二代身份怔等，大量应用的事实证明新技术的便利性及可行性已经确立。如果将原先的SIM通过一种转接器，将非接触通信功能和原有功能合二为一，在手机内安装一个简单的管理程序，就能实现无线支付的功能，这就不需要依赖运营商的服务，降低应用门槛，实现非接触应用的扩展功能。

转接器的射频通信模式并不局限于13.56MHz频段，也可以是2.45GHz频段或其他任何可用频段，主要根据具体应用的要求和实际效果来决定。

本发明为了解决手机近距离无线支付应用中产生的相关问题点，提出了全新的解决方案，使SIM卡的应用更简便、功能更强大、成本更低廉。

发明内容

本发明针对上述问题，在SIM卡的应用中提出了转接器的概念。这种应用方式需要有一张转接卡和一张普通SIM卡改变外形后同时工作。转接卡的尺寸和普通SIM卡相同，可与手机的通信接口进行接触式通信，也和普通SIM卡的通信接口进行接触式通信，同时具备了和外部读写器或射频天线通信的能力。普通SIM卡经过尺寸裁切后的尺寸比较小，可以嵌入到转接卡内，仅负责和转接卡之间的接触式通信。作为普通手机通信的通信过程如下：手机发出了通信指令到转接卡，转接卡通过其数据处理芯片将信号传递到普通SIM卡，SIM卡验证指令后返回相应的信号到转接卡，转接卡再将数据传递到手机的数据处理器。再整个过程中，转接卡仅起到了信号传递的功能。而在射频支付功能实现的时候，读写器将射频信号发送到转接卡的射频天线，信号由天线送到转接卡的数据处理器，处理器将信号传递到SIM卡和手机上，验证信息的准确性。当正确的信号被验证后，手机和SIM卡返回相关的指令到转接卡的处理器，再通过天线发送到读写器。在这个过程中，转接卡既实现了射频通信和处理的功能，也起到了信号传递的功能。如此反复，即完成了读写器和SIM卡的无线射频通信。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种智能卡转接器，其特征在于，所述产品包含以下部分：

a) 信号处理电路

b) 射频天线及回路

c) 两组或多组和智能卡通信的接口电路。

进一步的，所述的一种智能卡转接器，其特征在于信号处理电路是一组可以实现非接触射频通信功能及接触式数据处理功能的集成电路芯片。它可以通过表面贴装工艺、倒封装工艺或焊线等工艺和其他电路连接。

再进一步，所述的一种智能卡转接器，其特征在于射频天线及回路是一组在薄型的绝缘基材上形成的串联LC谐振电路或极化和非极化射频电路。薄型的绝缘基材可以是各种高绝缘阻抗的柔性材料，如聚乙烯类、聚酯类、聚酰亚胺类、纸基等，也可以是薄型的硬质材料，如环氧树脂等材料。

再进一步，所述的一种智能卡转接器，其特征在于射频天线回路是通过蚀刻、印刷、打印、蒸发或溅镀等形式在绝缘基材表面形成导电图形。

再进一步，所述的一种智能卡转接器，其特征在于转接器的表面设置了两组或两组以上的接触式通信接口。

再进一步，所述的一种智能卡转接器，其特征在于接触式通信接口符合SIO7816通信标准。

再进一步，所述的一种智能卡转接器，其特征在于转接器的一面贴合了一层镂空的绝缘基材，镂空的部分限定了SIM卡的嵌入位置及有效避空电路板上的零件，起到保护的作用。在某些情况下，再在表面覆盖一层薄膜，起到保护及装饰的作用，使产品更美观，更可靠。

再进一步，所述的一种智能卡转接器，其特征在于转接器的一面贴合了一层镂空的绝缘基材，其表面设置天线或导电线路，可以是单面线路，也可以是双面线路，对薄型电路板的功能进行扩充，节省布线空间。

根据上述技术方案形成的一种智能卡转接器，和普通SIM卡配合使用，相互独立，扩展了原有SIM卡的功能。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明的产品截面示意图。

图2为普通接触式智能卡的正面及截面示意图。

图3为本发明产品的触点面示意图。

图4为本发明产品带高频天线的薄型电路板零件面示意图。

图5为本发明产品的薄型电路板零件安装示意图。

图6为本发明产品的表面覆盖层示意图。

图7为本发明产品的无线路内层示意图。

图8为本发明产品带超高频天线的薄型电路板零件面示意图。

图9为本发明产品的有线路内层示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

如图1和图2所示，本发明的目的是通过转接卡2将普通接触式智能卡1尺寸改小后的小卡11实现接触式和非接触式智能卡功能。

对于低频和高频非接触智能卡，转接卡上2的天线由一组多圈电感式天线和至少一个电容器组成的串联谐振回路组成，其中电容器可以是在芯片内部集成。如图4和图5所示，通过蚀刻工艺在绝缘基材2的表面形成多圈电感式天线22。串联谐振电容器24可以是标准规格的产品，也可以通过平面电容工艺蚀刻而成或者直接采用芯片内置的电容器，使其成为一个完成的无源串联谐振电路。芯片23具有符合ISO7816通信协议的接触式智能卡功能，也具有13.56MHz射频通信功能。其中的一组接触式通信接口连接到零件面的触点25中的5个对应点，另外一组接口连接到图3的触点21中的5个对应点。

上述的高频非接触天线回路特别适合应用在13.56MHz通信频段的射频通信系统中，兼容的无线射频通信协议包含ISO14443A、ISO14443B、ISO14443C、ISO15693等。

上述的低频非接触天线回路也适合应用在125~130KHz通信频段的射频通信系统中。

而对于超高频非接触卡而言，主天线为各种形式的极化或非极化天线，如图8和图9所示。

实施例一

普通手机SIM增加非接触射频通信功能，使普通手机用户在不通过运营商特殊服务，不更换手机和SIM卡的前提下，实现非接触手机支付功能。

如图4和图5，首先按选定的13.56MHz基于电子钱包（PBOC通信协议）的双IO（具有2个数据通信端口）的芯片要求设计天线22，本实验天线22以15X25mm的卡体极限尺寸设计天线，向内扩展，单面布线，线宽为0.1mm，线距也是0.1mm，共布11圈。天线和相应线路设计成0.1厚度的以聚酰亚胺（PI）为绝缘基材的双面线路柔性线路板上。如图2所示，在柔性线路板的触点面设置符合ISO7816触点位置要求的8个触点21。在另一面，设置天线22、芯片焊盘23和电容器焊盘24。本实施例的芯片采用4X4mm的QFN标准封装器件。电容器采用0.6X0.3mm的表面贴装电容器，电容器的容量是27pF，精度为+/-5%。

从触点面将8个触点21中心采用机械冲压的方式向内冲出一个凹坑，坑的直径在0.2~0.8mm之间，在零件面形成一个高度在0.05~0.2mm之间的凸点，以增加和SIM卡的接触性能。

如图5所示，将芯片23和电容器24采用表面贴装工艺（SMT）安装到柔性电路板的零件面相应位置，采用回流焊工艺将焊接剂固化。

如图7所示，将冲切好避空图形29，30的中间层28和柔性线路板2通过层压工艺压合。

如图1和图7所示，将冲切好避空图形27的表层26和中间层27通过层压工艺压合。

将层压好的半成本通过外形加工设备（CNC）加工成需要的形状。

如图1和图2所示，使用时将普通SIM卡1冲切成小卡11的形状，装入到本发明的智能卡转换器2的预留卡槽内，再将装有小卡的转换器一起装入到手机的SIM卡槽内。启动手机，安装专用的应用端程序，即可实现非接触手机消费的功能。

实施例二

采用2.45GHz的模块作为通信电路，也能实现无线射频手机支付的功能。先将具有2.45GHz射频通信功能的芯片和其外围电路、控制电路等器件封装成一组厚度为0.5mm的QFN模组，如图8的23，生产工艺同实施例一，天线为单极射频天线22。

实施例三

采用13.56MHz及2.45GHz组合型射频通信电路，实现双频通信的功能。将具有2.45GHz射频通信功能的芯片和其外围电路、控制电路、13.56MHz双界面芯片等器件封装成一组厚度为0.5mm的QFN模组，将13.56MHz的射频天线设置在薄型的线路板上，将2.45GHz的射频天线设置在中间层，减少相互间的干扰，如图9所示，22即为2.45GHz的射频天线，通过贯孔连接到反面，再和模块的对应脚位连接。其他生产工艺同实施例一。

Claims

1.一种智能卡转接器，其特征在于，所述产品包含以下部分：

a) 信号处理电路

b) 射频天线及回路

c) 两组或多组和智能卡通信的接口电路。

2.根据权利要求1所述的一种智能卡转接器，其特征在于信号处理电路是一组可以实现非接触射频通信功能及接触式数据处理功能的集成电路芯片，它可以通过表面贴装工艺、倒封装工艺或焊线等工艺和其他电路连接。

3.根据权利要求1所述的一种智能卡转接器，其特征在于射频天线及回路是一组在薄型的绝缘基材上形成的串联LC谐振电路或极化和非极化射频电路，薄型的绝缘基材可以是各种高绝缘阻抗的柔性材料，如聚乙烯类、聚酯类、聚酰亚胺类、纸基等，也可以是薄型的硬质材料，如环氧树脂等材料。

4.根据权利要求1所述的一种智能卡转接器，其特征在于射频天线回路是通过蚀刻、印刷、打印、蒸发或溅镀等形式在绝缘基材表面形成导电图形。

5.根据权利要求1所述的一种智能卡转接器，其特征在于转接器的表面设置了两组或两组以上的接触式通信接口。

6.根据权利要求1所述的一种智能卡转接器，其特征在于接触式通信接口符合SIO7816通信标准。

7.根据权利要求1所述的一种智能卡转接器，其特征在于转接器的一面贴合了一层镂空的绝缘基材，镂空的部分限定了SIM卡的嵌入位置及有效避空电路板上的零件，起到保护的作用，在某些情况下，再在表面覆盖一层薄膜，起到保护及装饰的作用，使产品更美观，更可靠。

8.根据权利要求1所述的一种智能卡转接器，其特征在于转接器的一面贴合了一层镂空的绝缘基材，其表面设置天线或导电线路，可以是单面线路，也可以是双面线路，对薄型电路板的功能进行扩充，节省布线空间。