CN103474749A - 一种双界面卡及其制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双界面卡及其制造工艺，涉及智能卡领域。本发明双界面卡包括基板，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，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。由于本发明中的天线与智能卡芯片通过耦合感应的方式连接，因此省去了双界面卡封装工艺中天线与智能卡芯片连接的步骤，使得在生产中可采用自动化生产，减少人工生产量，降低生产成本并提高了生产效率；同时，由于天线与智能卡芯片之间通过耦合感应进行连接，消除了由于接触式连接导致的各种不可靠因素，增加产品的稳定性。

Description

一种双界面卡及其制造工艺

技术领域

本发明涉及智能卡，更具体地说，涉及一种双界面卡及其制造工艺。

背景技术

随着集成电路封装技术的不断进步，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的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。因此智能卡芯片的应用更为广泛。

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；目前在生产双界面卡的过程中，加工过程只能做到后半部分自动化生产，但是该自动化生产合格率比用人工生产更低，只有80%的合格率，无法达到机械自动化生产；

（2）如图1所示，目前通常是从卡片1a内拉出天线3a与智能卡芯片2a直接连接，连接后多出的天线3a要弯曲放入卡片1a的槽位内；天线3a与智能卡芯片2a直接接触连接，通过天线3a接收的磁通量直接向智能卡芯片2a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;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，在使用过程中存在隐患；

（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的接触不良，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，提供一种改进的双界面卡及其制造工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种双界面卡，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，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；

所述第二感应线圈设置在所述智能卡芯片的下表面；所述第一感应线圈设置在所述基板内并位于所述第二感应线圈的下方；

所述储能元件为绕线式储能线圈，并分别与所述第一感应线圈和所述天线并联连接；所述储能线圈由两根相互靠近的绕线按平行或接近平行的轨迹绕制而成，所述两根绕线的其中一端与所述第一感应线圈和所述天线连接，所述两根绕线的另一端为隔离断开状态。

优选地，上述双界面卡中，所述天线、所述第一感应线圈、所述第二感应线圈和所述储能线圈的绕线直径为0.05mm～0.25mm。

优选地，上述双界面卡中，所述天线、所述第一感应线圈、所述第二感应线圈和所述储能线圈的绕线之间的间距为0.1mm～0.9mm。

优选地，上述双界面卡中，所述天线、所述第一感应线圈、所述第二感应线圈和所述储能线圈的圈数分别为1圈～50圈。

优选地，上述双界面卡中，所述储能线圈位于所述天线的圈内。

优选地，上述双界面卡中，所述第一感应线圈与所述第二感应线圈的尺寸相同。

优选地，上述双界面卡中，所述智能卡芯片粘接在所述基板的表面上。

一种双界面卡的制造工艺，包括以下步骤：

A、提供一个基板和一个智能卡芯片；

B、提供一根绕线：在所述基板上绕制天线、与所述天线连接的储能线圈和连接于所述储能线圈并位于所述基板内的第一感应线圈；在所述智能卡芯片的下表面上绕制与所述第一感应线圈相互感应并位于所述第一感应线圈上方的第二感应线圈；

C、将绕制有所述第二感应线圈的智能卡芯片粘接在所述基板上。

优选地，上述双界面卡的制造工艺中，绕制所述天线、所述第一感应线圈、所述第二感应线圈和所述储能线圈的步骤包括：

a、在所述基板上绕制储能线圈的第一平行线圈；

b、在所述智能卡芯片的下表面上绕制第二感应线圈；

c、在所述第二感应线圈下方的所述基板内绕制与所述第二感应线圈相互感应的第一感应线圈；

d、在所述基板上绕制天线；

e、完成所述天线的绕制后，再绕制与所述储能线圈的所述第一平行线圈相互靠近且平行的第二平行线圈。

优选地，上述双界面卡的制造工艺中，绕制所述天线、所述第一感应线圈、所述第二感应线圈和所述储能线圈的步骤包括：

a、在所述基板上绕制储能线圈的第一平行线圈；

b、在所述基板上绕制天线；

c、在所述基板内绕制第一感应线圈；

d、在所述第一感应线圈上方的所述智能卡芯片下表面绕制与所述第一感应线圈相互感应的第二感应线圈；

e、绕制与所述储能线圈的所述第一平行线圈相互靠近且平行的第二平行线圈。

本发明的有益效果是：由于本发明中的天线与智能卡芯片通过耦合感应的方式连接，因此省去了双界面卡封装工艺中天线与智能卡芯片连接的步骤，使得在生产中可采用自动化生产，减少人工生产量，降低生产成本并提高了生产效率；同时，由于天线与智能卡芯片之间通过耦合感应进行连接，消除了由于接触式连接导致的各种不可靠因素，增加产品的稳定性。

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是本发明第一实施例中的双界面卡的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的双界面卡中一个绕线方式；

图4是本发明优选实施例的双界面卡中另一个绕线方式；

图5是本发明双界面卡中智能卡芯片和第二感应线圈的结构示意图；

图6是本发明第二实施例中的双界面卡的结构示意图；

图7是本发明第三实施例中的双界面卡的结构示意图；

图8是本发明双界面卡的电路原理图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图2示出了本发明第一实施例中的双界面卡，该双界面卡包括基板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，基板1上还设有储能元件和第一感应线圈4；如图5所示，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设置在智能卡芯片2的下表面；第一感应线圈4设置在基板1内并位于第二感应线圈5的下方。

储能元件为绕线式储能线圈6，并分别与第一感应线圈4和天线3并联连接；储能线圈6由两根相互靠近的绕线按平行或接近平行的轨迹绕制而成，两根绕线的其中一端与第一感应线圈4和天线3连接，两根绕线的另一端为隔离断开状态。

在本发明具体实施例中，第二感应线圈5与智能卡芯片2内的电路电连接，并通过粘接剂粘接在基板1表面，智能卡芯片2粘接在基板1的表面上。上述粘接剂诸如热熔胶或胶水等。

储能元件能产生的电容效应，对双界面卡的非接触方式访问有非常重要的作用，储能线圈6只需要一层就可以达到电感储能元件的效能。储能元件也能产生电阻效应，储能线圈6的电阻效应能调节感应线圈的电流，达到调节各个线圈的Q值，线圈的电流能调节智能卡芯片2的反应以及影响读卡器的操作，能有效调节双界面卡使用的磁场工作能量，同时加大双界面卡的负载效应。

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，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，并通过储能线圈6作为储能元件，共同实现读卡器与智能卡芯片2之间的电源供给和数据传输。其中储能线圈6分别与天线3和第一感应线圈4并联连接。

在一些实施例中，天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的绕线直径为0.05mm～0.25mm。在优选实施例中，如图2所示，天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的绕线直径为0.1mm。

天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的绕线之间的间距为0.1mm～0.9mm。在优选实施例中，如图2、图5所示，天线3的绕线之间的间距为0.5mm；第一感应线圈4、第二感应线圈5的绕线之间的间距为0.4mm；储能线圈6的绕线之间的间距为0.5mm。可以理解地，在同一双界面卡中，天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的绕线间距可以相等，也可以不相等。

天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的圈数分别为1圈～50圈。在优选实施例中，天线3的圈数为12圈，第一感应线圈4的圈数为18圈，第二感应线圈5的圈数为15圈，储能线圈6的圈数为15圈。可以理解地，在同一双界面卡中，天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的圈数可以相等，也可以不相等。

储能线圈6位于天线3的圈内。在一些实施例中，如图2和图6所示，第一感应线圈4可位于天线3的圈内。在另一些实施例中，如图7所示，第一感应线圈4也可以位于天线3的圈外。

第一感应线圈4与第二感应线圈5的尺寸相同。此时两者之间的感应效果为最佳。在另一些实施例中，第一感应线圈4与第二感应线圈5的尺寸也可以是不相同的。

在一些实施例中，绕制天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的绕线长度为95mm～105mm；其中，天线3的阔度为25mm～100mm，第一感应线圈4与第二感应线圈5的阔度为15mm～35mm，储能线圈6的阔度为20mm～95mm。在优选实施例中，如图2所示，天线3的阔度为85mm，储能线圈6的阔度为40mm，第一感应线圈4与第二感应线圈5的阔度为20mm。在第二实施例中，如图6所示，天线3的阔度为55mm，储能线圈6的阔度为40mm，第一感应线圈4与第二感应线圈5的阔度为20mm。在第三实施例中，如图7所示，天线3的阔度为45mm，储能线圈6的阔度为40mm，第一感应线圈4与第二感应线圈5的阔度为20mm。

可以理解地，根据读卡器不同的频率需求，在生产过程中，需要对天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的绕线材料、绕线直径、绕线长度、绕线的间距、线圈的圈数、线圈的阔度、线圈的形状、绕线开始位置、绕线完成位置、线圈位置等进行调节，从而对线圈的Q值、电感、电阻以及电容进行调节，与不同的智能卡芯片2相互配合，以获得与读卡器相匹配的工作频率。

通过图8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8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8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。天线3与第一感应线圈4直接连接，且第一感应线圈4和天线3分别与储能元件并联，为描述方便，此处将储能元件设为等效电容7。天线3接收磁通量后对等效电容7进行充电，将能量转移到等效电容7上；一次充电结束后，等效电容7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9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7充电。一次充电结束后，再通过等效电容7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8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。

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8与双界面卡的天线3之间的感应耦合、储能线圈6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3与智能卡芯片2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3与智能卡芯片2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。

一种双界面卡的制造工艺，包括以下步骤：

A、提供一个基板1和一个智能卡芯片2；

B、提供一根绕线：在基板1上绕制天线3、与天线3连接的储能线圈6和连接于储能线圈6并位于基板1内的第一感应线圈4；在智能卡芯片2的下表面上绕制与第一感应线圈4相互感应并位于第一感应线圈4上方的第二感应线圈5；

C、将绕制有第二感应线圈5的智能卡芯片2粘接在基板上1。

可以理解地，在对天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6进行绕制时，绕线从储能线圈6开始进行绕制，然后分别绕制天线3、第一感应线圈4和第二感应线圈5，最后再绕制储能线圈6。其中绕制天线3、第一感应线圈4和第二感应线圈5的顺序可根据不同需要进行调整。

在一个优选实施例中，如图2所示，绕制天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的步骤包括：

a、在基板1上绕制储能线圈6的第一平行线圈；

b、在智能卡芯片2的下表面上绕制第二感应线圈5；

c、在第二感应线圈5下方的基板1内绕制与第二感应线圈5相互感应的第一感应线圈4；

d、在基板1上绕制天线3；

e、完成天线3的绕制后，再绕制与储能线圈6的所述第一平行线圈相互靠近且平行的第二平行线圈。

在一些实施例中，如图3所示，绕制天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的步骤包括：

a、在基板1上绕制储能线圈6的第一平行线圈；

b、在基板1上绕制天线3；

c、在基板1内绕制第一感应线圈4；

d、在第一感应线圈4上方的智能卡芯片2下表面绕制与第一感应线圈4相互感应的第二感应线圈5；

e、绕制与储能线圈6的第一平行线圈相互靠近且平行的第二平行线圈。

在另一些实施例中，如图4所示，绕制天线3、第一感应线圈4、第二感应线圈5和储能线圈6的步骤包括：

a、在基板1上绕制储能线圈6的第一平行线圈；

b、在基板1内绕制第一感应线圈4；

c、在第一感应线圈4上方的智能卡芯片2下表面绕制与第一感应线圈4相互感应的第二感应线圈5；

d、在基板1上绕制天线3；

e、绕制与储能线圈6的第一平行线圈相互靠近且平行的第二平行线圈。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

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储能线圈（6），并分别与所述第一感应线圈(4)和所述天线(3)并联连接；所述储能线圈（6）由两根相互靠近的绕线按平行或接近平行的轨迹绕制而成，所述两根绕线的其中一端与所述第一感应线圈(4)和所述天线(3)连接，所述两根绕线的另一端为隔离断开状态。

2.根据权利要求1所述的双界面卡，其特征在于，所述天线(3)、所述第一感应线圈(4)、所述第二感应线圈(5)和所述储能线圈（6）的绕线直径为0.05mm～0.25mm。

3.根据权利要求2所述的双界面卡，其特征在于，所述天线(3)、所述第一感应线圈(4)、所述第二感应线圈(5)和所述储能线圈（6）的绕线之间的间距为0.1mm～0.9mm。

4.根据权利要求3所述的双界面卡，其特征在于，所述天线(3)、所述第一感应线圈(4)、所述第二感应线圈(5)和所述储能线圈（6）的圈数分别为1圈～50圈。

5.根据权利要求1至4项中任一项所述的双界面卡，其特征在于，所述储能线圈（6）位于所述天线(3)的圈内。

6.根据权利要求2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。

7.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。

8.一种双界面卡的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A、提供一个基板(1)和一个智能卡芯片（2）；

B、提供一根绕线：在所述基板(1)上绕制天线(3)、与所述天线（3）连接的储能线圈（6）和连接于所述储能线圈（6）并位于所述基板(1)内的第一感应线圈(4)；在所述智能卡芯片(2)的下表面上绕制与所述第一感应线圈(4)相互感应并位于所述第一感应线圈(4)上方的第二感应线圈(5)；

C、将绕制有所述第二感应线圈(5)的智能卡芯片(2)粘接在所述基板上(1)。

9.根据权利要求8所述的双界面卡的制造工艺，其特征在于，绕制所述天线（3）、所述第一感应线圈(4)、所述第二感应线圈(5)和所述储能线圈（6）的步骤包括：

a、在所述基板(1)上绕制储能线圈（6）的第一平行线圈；

b、在所述智能卡芯片（2）的下表面上绕制第二感应线圈(5)；

c、在所述第二感应线圈(5)下方的所述基板(1)内绕制与所述第二感应线圈(5)相互感应的第一感应线圈(4)；

d、在所述基板(1)上绕制天线(3)；

e、完成所述天线(3)的绕制后，再绕制与所述储能线圈（6）的所述第一平行线圈相互靠近且平行的第二平行线圈。

10.根据权利要求8所述的双界面卡的制造工艺，其特征在于，绕制所述天线（3）、所述第一感应线圈(4)、所述第二感应线圈(5)和所述储能线圈（6）的步骤包括：

a、在所述基板(1)上绕制储能线圈（6）的第一平行线圈；

b、在所述基板(1)上绕制天线(3)；

c、在所述基板(1)内绕制第一感应线圈(4)；

d、在所述第一感应线圈(4)上方的所述智能卡芯片（2）下表面绕制与所述第一感应线圈(4)相互感应的第二感应线圈(5) ；

e、绕制与所述储能线圈（6）的所述第一平行线圈相互靠近且平行的第二平行线圈。

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