CN103443807B - 双界面卡 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双界面卡，包括基板(1)，基板(1)上设有智能卡芯片(2)、并与外部读卡器相互感应的天线(3)，其中，基板(1)上还设有储能元件和第一感应线圈(4)；智能卡芯片(2)上设有与第一感应线圈(4)相互感应的第二感应线圈(5)；天线(3)经储能元件与第一感应线圈(4)连接。采用依据本发明的双界面卡，可以封装工艺中省去了天线与智能卡芯片连接的步骤，一方面可以采用现有的接触式自动化机器生产，减少了使用大量人工生产，从而降低了生产成本并提高了生产效率；另一方面，由于天线与智能卡芯片之间不再需要进行接触式连接，消除了由接触连接导致的各种不可靠性因素，产品性能更加稳定。

Description

双界面卡
技术领域
本发明涉及智能卡，尤其涉及一种双界面卡。
背景技术
随着集成电路封装技术的不断进步，集成电路中智能卡的应用也越来越丰富，在智能卡领域，由于安全性和多样性要求，多功能卡的要求越来越多，其中新兴的双界面卡既可以通过接触方式触点访问智能卡芯片，也可以通过相隔一定距离，以非接触的方式访问智能卡芯片。因此应用更为广泛，是智能卡领域的发展趋势。然而，为了实现双界面卡非接触式访问的目的，与传统的智能卡相比增设了天线，由此在封装工艺中增加了天线与智能卡芯片的连接。目前，由天线与智能卡芯片间的连接所引发的技术问题主要表现在以下三个方面：(1)由于天线与智能卡芯片间通常采用焊锡连接，需要大量的人工生产，这将导致生产效率低，同时由于使用大量人工，产品的合格率也很低，目前的加工方法只能做到后半部分自动化生产，但是合格率比用人工生产更低，只有80％的良品率，无法达到机械自动化生产；(2)目前通常是从卡片内拉出铜线与智能卡芯片直接连接，如图1所示，连接后多出的铜线要弯曲放入卡片的槽位内，因铜线较细，经过多次拉直弯曲后易断，铜线断开后卡片就无法进行读写了，这样卡片在使用中就存在隐患；(3)即使采用先进的导电胶连接的加工方法以实现自动化生产，但是成品在性能上很不稳定，因导电胶只是跟焊点接触，并没有很牢的连接，如果卡片弯曲，就会导致导电胶跟焊点接触不良，另外随着卡片使用时间的增加，导电胶老化后接触效果就会更差。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述双界面卡生产中由天线与智能卡芯片连接所导致的工艺难度增加和成品双界面卡性能不稳定的问题，提供一种双界面卡，能够消除由天线与智能卡芯片连接在生产工艺和成品可靠性方面带来的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种双界面卡，包括基板，所述基板上设有智能卡芯片、并设有与外部读卡器相互感应的天线，其中，所述基板上还设有储能元件和第一感应线圈；所述智能卡芯片上设有与所述第一感应线圈相互感应的第二感应线圈；所述天线经所述储能元件与所述第一感应线圈连接。在本发明实施例的双界面卡中，所述第二感应线圈设置在所述智能卡芯片的下表面上。
在本发明实施例的双界面卡中，所述储能元件为电容，所述电容分别与所述第一感应线圈和所述天线并联连接。
在本发明实施例的双界面卡中，所述储能元件为电感，所述电感分别与所述第一感应线圈和所述天线并联连接。
在本发明实施例的双界面卡中，所述电感为绕线式线圈。
在本发明实施例的双界面卡中，所述电感位于所述天线的圈内。
在本发明实施例的双界面卡中，所述第一感应线圈设置在所述基板内并位于所述智能卡芯片下方。
在本发明实施例的双界面卡中，所述第一感应线圈与所述第二感应线圈的尺寸相同。
在本发明实施例的双界面卡中，所述智能卡芯片粘接在所述基板的表面上。
本发明具有以下有益效果：由于天线与智能卡芯片之间不是直接接触连接，而是通过耦合感应连接，因此在双界面卡的封装工艺中省去了天线与智能卡芯片连接的步骤，一方面可以采用现有的接触式自动化机器生产线，减少了使用大量人工生产，从而降低了生产成本并提高了生产效率；另一方面，由于天线与智能卡芯片之间不再需要进行接触式连接，消除了由接触连接导致的各种不可靠性因素，产品性能更加稳定可靠。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术中双界面卡的结构示意图；
图2是依据本发明第一实施例的双界面卡的结构示意图；
图3是依据本发明第二实施例的双界面卡的结构示意图；
图4是依据本发明第三实施例的双界面卡的结构示意图；
图5是依据本发明的智能卡芯片和第二感应线圈的结构示意图；
图6是依据本发明的双界面卡的电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
与图1所示的现有双界面卡相比，图2-4中所示的依据本发明的较佳实施例的双界面卡包括基板1，基板1上设有智能卡芯片2、并设有与外部读卡器相互感应的天线3，另外，在天线3与智能卡芯片2之间还设有耦合元件，具体而言，基板1上还设有储能元件和第一感应线圈4，智能卡芯片2上设有与第一感应线圈4相互感应的第二感应线圈5；天线3经储能元件与第一感应线圈4连接；第二感应线圈5与智能卡芯片2内的电路直接电连接。在本发明的具体实施例中，第二感应线圈5设置在所述智能卡芯片2的下表面上，通过粘接剂粘接在基板1的表面上，上述粘接剂诸如热熔胶或胶水等。为了达到更佳的耦合效果，第一感应线圈4设置在基板1内并位于智能卡芯片2下方，第一感应线圈4既可位于天线3的圈内，如图2(第一实施例)或图3(第二实施例)所示；也可位于天线3的圈外，如图4(第三实施例)所示，上述连接都可实现感应耦合。并且当第一感应线圈4与第二感应线圈5的线圈尺寸相同时，两者之间可以达到最佳的感应效果。当然，第一感应线圈4与第二感应线圈5的线圈尺寸也可以是不相同的。
另外，可以在生产中调节天线3和第一感应线圈4的绕线式线圈的线圈截面积、匝数以及间距，从而调节线圈的Q值、电感、电阻以及电容，以获得不同的工作频率。
双界面卡本身不包括电源，由读卡器产生的电磁场提供电源，通过射频方式实现电源供给和数据传输。当天线3不再与智能卡芯片2直接接触连接时，仅通过与天线3连接的第一感应线圈4与智能卡芯片2的第二感应线圈5的感应耦合来实现读卡器与智能卡芯片2之间的电源供给和数据传输是不够的，还需要在天线3与第一感应电线4之间设置中间元件以辅助进行电源供给和数据传输。在本发明中，在基板1内设置储能元件作为该中间元件，其中储能元件分别与天线3和第一感应线圈4并联连接。
在依据本发明的第一实施例中，上述储能元件为电容，将电容6作为储能元件植入到基板1内并分别与天线3和第一感应线圈4并联连接。通过在封装前设置电容6的电容值，实现与双界面卡中的电感线圈共振以调整谐振频率，从而获得不同的工作频率。
在依据本发明的第二实施例中，上述储能元件为电感7，此处选择电感7为绕线式线圈。类似地，可以调节电感7的线圈截面积、匝数以及间距，从而调节线圈的Q值、电感、电阻以及电容，以获得不同的工作频率。由此可以看出，电感7的作用等效于电容。
从图2-5中所描述的结构可以看出，通过在相互电连接的天线3和智能卡芯片2之间设置第一感应线圈4和储能元件、以及智能卡芯片2的第二感应线圈5，可以实现天线3与智能卡芯片2之间的无接触式电连接，即实现天线3与智能卡芯片2之间的耦合感应连接。
通过图6中示出的等效电路可以更加清楚地描述出双界面卡的工作过程。如图6所示，在读卡器的一次信息发送过程中，当读卡器接入电源后通过内部的发射天线9以射频形式发出电磁波，双界面卡内的天线3通过感应耦合接收该射频信号的磁通量。现有技术中，天线3与智能卡芯片2直接接触连接，通过该天线3接收的磁通量直接向智能卡芯片2提供电源和进行数据传输，从而完成读卡器与双界面卡之间的信息传输。在本发明的实施例中，天线3不再与智能卡芯片2直接接触连接，而是与第一感应线圈4直接连接，而且第一感应线圈4和天线3都与储能元件并联，为描述方便，此处将储能元件设为等效电容8，但储能元件不限于电容元件。天线3接收磁通量后对等效电容8进行充电，将能量转移到等效电容8上；一次充电结束后，等效电容8作为第一感应线圈4的供给电源，将磁通量中携带的能量和信息从天线3转移到第一感应线圈4。第一感应电线4和第二感应线圈5之间感应耦合，由此信息和能量继续从第一感应电线4传递至第二感应电线5。第二感应电线5与智能卡芯片2的电路10连接，最终读卡器发送的信息进入智能卡芯片2。
在读卡器的一次信息接收过程中，智能卡芯片2的反馈信息通过第二感应线圈5发射。类似地，通过感应耦合，第一感应线圈4从第二感应线圈5接收携带该信息的磁通量后，对等效电容8充电。一次充电结束后，再通过等效电容8对天线3放电将能量和信息传递至天线3。通过天线3与读卡器的发射天线9的感应耦合，读卡器接收到携带有智能卡芯片2发射的信息的磁通量。就此读卡器完成了一次对智能卡芯片2的读写过程。
另外，对于不同的应用，读卡器有不同的工作频率。为了配合读卡器的使用，可以在生产中调节天线3和第一感应线圈4的各线圈参数，甚至还可以调节电感7的线圈参数，以获得不同的工作频率来配合读卡器工作。
从以上所述可以看出，读卡器与双界面卡中的智能卡芯片2之间的一次数据读写过程包括上述的读卡器的一次发送信息过程和一次接收信息过程，其中具体包括读卡器的发射天线9与双界面卡的天线3之间的感应耦合、储能元件的能量传递、以及第一感应线圈4和第二感应线圈5之间的感应耦合。上述数据读写的完成不需要天线3与智能卡芯片2直接接触连接，因此在双界面卡的封装工艺中省去了天线与智能卡芯片连接的步骤，一方面可以采用现有的接触式自动化机器生产线，减少了使用大量人工生产，从而降低了生产成本并提高了生产效率；另一方面，由于天线与智能卡芯片之间不再需要进行接触式连接，消除了由接触连接导致的各种不可靠性因素，产品性能更加稳定可靠。另外，因为天线3的线圈和第一感应线圈4的线圈的各线圈参数在生产中是可以调节的，可以获得不同的工作频率，因此该双界面卡可以应用到不同的领域。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种双界面卡，包括基板(1)，所述基板(1)上设有智能卡芯片(2)、并设有与外部读卡器相互感应的天线(3)，所述基板(1)上还设有储能元件和第一感应线圈(4)；所述智能卡芯片(2)上设有与所述第一感应线圈(4)相互感应的第二感应线圈(5)；所述天线(3)经所述储能元件与所述第一感应线圈(4)连接,其特征在于，
所述第二感应线圈(5)设置在所述智能卡芯片(2)的下表面；所述第一感应线圈(4)设置在所述基板(1)内并位于所述第二感应线圈(5)的下方；
所述储能元件为绕线式线圈，并分别与所述第一感应线圈(4)和所述天线(3)并联连接；
调节所述天线(3)和所述第一感应线圈(4)的绕线式线圈的线圈截面积、匝数以及间距，从而调节线圈的Q值、电感、电阻以及电容，以获得不同的工作频率。
2.根据权利要求1所述的双界面卡，其特征在于，所述绕线式线圈位于所述天线(3)的圈内。
3.根据权利要求1所述的双界面卡，其特征在于，所述第一感应线圈(4)与所述第二感应线圈(5)的尺寸相同。
4.根据权利要求1所述的双界面卡，其特征在于，所述智能卡芯片(2)粘接在所述基板(1)的表面上。
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