CN104463312A - 一种智能卡与移动终端电池的复合结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设置于移动终端内的智能卡与移动终端电池的复合结构，其中智能卡设置的感应天线封装在卡体层内，所述感应天线通过与相应的非接触式芯片电路连接形成回路，使外部相匹配的读写装置通过无线射频识别与所述非接触式芯片进行数据交换；复合结构设置有阻隔电磁干扰信号的屏蔽层；所述屏蔽层的内侧对着电池的外侧，该屏蔽层的外侧对着卡体层的内侧；所述卡体层的外侧对着移动终端的外壳内侧，并使移动终端外壳上设置的感应区与卡体层内感应天线的位置相对应。本发明结构简单，方便随身携带，适用于复杂电磁源干扰的环境。

Description

一种智能卡与移动终端电池的复合结构

技术领域

本发明涉及智能卡领域，特别涉及一种智能卡与移动终端电池的复合结构。

背景技术

非接触式智能卡已被广泛、大量应用于城市交通、金融、社保等支付、信息存储及身份识别的各个领域。 

为了生活出行更加快捷，人们迫切期望能将各种非接触式智能卡与手机或其他移动终端合二为一，方便随身携带。然而，现有普通非接触式智能卡不具备与现代数字电器设备集成后在高频弱电领域复杂电磁波干扰环境中使用的条件。原因在于信号频率越高，越容易辐射出去，而一般的信号线是没有屏蔽层的，这些信号线将成为天线来接收周围环境中各种杂乱的高频信号，接收到的杂乱信号被叠加在原本传输的有用信号上。也就是说，手机信号的辐射，会极大影响非接触式智能卡与其相应读写装置之间的信号数据传输。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能卡与移动终端电池的复合结构，结构简单，方便设置于手机或其他移动终端中，并且能够在手机信号等复杂电磁源干扰的环境中正常使用智能卡。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种智能卡与移动终端电池的复合结构，其中，所述智能卡设置有绝缘的卡体层，和封装在该卡体层内的感应天线；所述感应天线通过与相应的非接触式芯片电路连接形成回路，使外部相匹配的读写装置通过无线射频识别与所述非接触式芯片进行数据交换；

所述智能卡与移动终端电池的复合结构设置于移动终端内，该复合结构设置有阻隔电磁干扰信号的屏蔽层，使所述卡体层、屏蔽层与电池相互贴近；

其中，所述屏蔽层的内侧对着电池的外侧，该屏蔽层的外侧对着卡体层的内侧；所述卡体层的外侧对着移动终端的外壳内侧，并使移动终端外壳上设置的感应区与卡体层内感应天线的位置相对应。

优选地，所述屏蔽层是镍锌铁氧体材料制成的薄片或薄膜。

优选地，电路连接的所述非接触式芯片及感应天线，一起封装在所述卡体层中；

或者，单独封装在卡体层中的所述感应天线，通过引出至该卡体层外的触点组，与位于卡体层外的非接触式芯片上的电极相互导通，形成电路连接。

优选地，所述的电池，包含包装层和具有金属壳体的电池本体；

从电池到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体、包装层、屏蔽层、卡体层，以及所述感应区；其中所述包装层将电池本体单独包裹起来；

或者，从电池到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体、屏蔽层、包装层、卡体层，以及所述感应区；其中所述包装层将电池本体及屏蔽层一起包裹起来；

或者，从电池到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体、屏蔽层、卡体层、包装层，以及所述感应区；其中所述包装层将电池本体、屏蔽层及卡体层一起包裹起来。

优选地，所述电池是NFC电池，其包含包装层、所述屏蔽层、具有金属壳体的电池本体，以及封装有NFC射频天线的天线层；

所述NFC射频天线通过引出至该天线层外的触点组，与位于天线层外的NFC芯片上的电极相互导通，形成所述NFC射频天线与NFC芯片之间的电路连接。

优选地，从电池到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体、屏蔽层、天线层、包装层、卡体层，以及所述感应区；其中所述包装层将电池本体、屏蔽层、天线层一起包裹起来；

或者，从电池到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体、屏蔽层、天线层与卡体层、包装层，以及所述感应区；其中所述包装层将电池本体、屏蔽层、天线层与卡体层一起包裹起来。

优选地，所述包装层将电池本体、屏蔽层、天线层与卡体层一起包裹起来时，所述天线层与卡体层位于不同平面，其中使天线层连接在卡体层 的内侧，或使所述卡体层连接在天线层的内侧；

或者，所述天线层与卡体层位于同一平面，其中使该天线层与卡体层为相互独立封装的两个部件，或者使该天线层与卡体层封装在同一个部件中。

优选地，所述复合结构中包含共用天线的封装层，所述共用天线中形成在第一回路中的线圈部分作为NFC射频天线，其通过设置第一触点组电路连接NFC芯片；该共用天线中形成在第二回路中的线圈部分作为智能卡的感应天线，其通过设置第二触点组电路连接智能卡的非接触式芯片；

从电池到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体、屏蔽层、共用天线的封装层、包装层，以及所述感应区；其中所述包装层将电池本体、屏蔽层、共用天线的封装层一起包裹起来。

优选地，所述卡体层或所述卡体层与天线层的组合体，连接在包装层内侧的设定区域，在所述包装层包裹屏蔽层及电池本体时该设定区域对着屏蔽层所在位置。

优选地，所述移动终端的感应区，位于非金属有机或无机材料制成的移动终端的背板上。

与现有技术相比，本发明所述智能卡与移动终端电池的复合结构，其优点在于：本发明的复合结构能够设置于手机或其他移动终端中方便携带；由镍锌铁氧体材料制成的屏蔽层能够有效抑制干扰信号（主要来源于手机内部的器件），提高智能卡的灵敏度和数据读写距离，实现在复杂电磁源干扰的环境中正常使用智能卡进行身份识别、消费支付等功能。本发明能够将多种结构的智能卡及电池进行相应组合，制作简单；在优选示例中有效减少了复合结构整体的厚度，使用时无异物感，而无需调整移动终端的尺寸或内部器件排布。因此，本发明不用特别调整电池或移动终端外壳本身的结构，省去了相关器件模具修正的繁琐工艺及高昂成本。

附图说明

图1是本发明所述智能卡与移动终端电池的复合结构的结构原理图；

图2~图4是本发明中各部件不同组合方式的三种示例结构的示意图；

图5~图6是本发明中卡体层的两种不同示例结构的示意图；

图7~图8是本发明中智能卡与NFC电池的复合结构中两种不同组合方式的示例结构侧视图；

图9~图10是本发明中智能卡与NFC电池的复合结构中另两种不同组合方式的示例结构正视图；

图11、图12是本发明中电池的顶盖13的侧视图及俯视图。

具体实施方式

以下结合附图，说明本发明的多个具体实施方式。

如图5、图6所示，本发明中所述的智能卡，包含：非接触式芯片32，以及与非接触式芯片32的电极连接形成电路回路的感应天线31。该智能卡能够基于无线射频识别技术（RFID）与外部的读写装置进行无线数据交换，实现对非接触式芯片32中数据内容的读写操作。

如图1所示，本发明在移动终端（下文均以手机为例）的电池10上，配置有抗电磁干扰材料制成的屏蔽层20。优选的抗电磁干扰材料是镍锌铁氧体（Ni-Zn ferrite），又称铁淦氧或磁性瓷，为一类非金属磁性材料。

在将智能卡与电池进行组合时，该屏蔽层20位于电池10的金属壳体与智能卡（特别是其中感应天线31）之间，三者相互贴近，通过屏蔽层20防止由手机内部器件工作带来的干扰信号对智能卡的影响。

将本发明所述智能卡与电池的复合结构安装至手机内部以后，可以将手机上的感应区靠近外部的读写装置，该感应区与手机内智能卡的感应天线31所在位置相对应，通过读写装置对智能卡的非接触式芯片32进行数据读写操作。

一般手机背面的部件较少，因而优先将感应区布置于手机背面。即，通常希望使智能卡的感应天线31在手机内的位置，尽可能地靠近手机背板40，以便更靠近于外部的读写装置。当然在其他的示例中可以将感应天线31或其对应的感应区布置于手机的其他位置。

本文中，手机内各部件的外侧指靠近感应区（优选例为靠近手机背板40）的一侧，内侧指远离感应区（优选例为远离手机背板40）的一侧。

实施例一：

本实施例一所述的智能卡中，如图5所示，非接触式芯片32与感应天线31电路连接后一起封装在绝缘材料制成的卡体层30中；例如是使感应天线31围绕着非接触式芯片32布置。

参见图1所示，以感应区在手机背面的情况为例，手机这部分器件的位置关系由内至外依次为所述复合结构的电池10、屏蔽层20、包含非接触式芯片32及感应天线31的卡体层30，以及手机背板40。

如图2所示，所述的电池10包含电池本体11，和设置在电池本体11上的包装层12。所述电池本体11的最外部为金属壳体；所述包装层12上显示有文字、图形或其组合，用来对电池10参数等进行说明或者用来美化装饰。优选的电池10的包装层12是一绝缘的薄膜。

图2的一个示例A中，电池10的包装层12位于电池10的金属壳体与所述的屏蔽层20之间。即，所述包装层12将电池本体11单独包裹起来；使所述屏蔽层20的内侧连接电池10包装层12的外侧；所述卡体层30的内侧连接屏蔽层20的外侧，该卡体层30的外侧朝着手机背板40的内侧。可以是将分开的屏蔽层20和卡体层30先后连接至电池10上（图1）；也可以是将该屏蔽层20与卡体层30预先通过层压或胶合等方式组合（图2）后，再将其组合体连接至电池10上（需以上述的方向组合及连接）。

图3的一个示例B中，电池10的包装层12位于屏蔽层20和卡体层30之间。即，所述屏蔽层20内侧连接至电池本体11的外侧，所述包装层12将电池本体11及屏蔽层20一起包裹起来；卡体层30内侧再连接至包装层12的外侧。

图4的一个示例C中，电池10的包装层12位于卡体层30和手机背板40之间。即，将预先组合或分开设置的所述屏蔽层20及卡体层30都连接至电池10上，使屏蔽层20内侧连接电池本体11外侧，卡体层30内侧连接屏蔽层20外侧。电池10的包装层12将电池本体11、屏蔽层20及卡体层30一起包裹起来；该包装层12的外侧朝着手机背板40内侧。

为了使电池10加上屏蔽层20及卡体层30之后的厚度尽可能小，以节省该复合结构在手机内部所需的空间，优选地将屏蔽层20、卡体层30各自都制作为柔性的或硬质的薄片，或制成薄膜。

实施例二：

本实施例二中的不同点主要在于，如图6所示，所述智能卡的卡体层30中只封装有感应天线31，该感应天线31设置有引出至卡体层30外的触点组311，能够与卡体层30外部非接触式芯片32上的电极直接或间接导通，形成感应天线31与非接触式芯片32之间的电路连接。 

因而，本实施例二对于感应区在手机背面的情况，参见图1所示，手机由内至外依次为所述复合结构的电池10、屏蔽层20、包含感应天线31的卡体层30，以及手机背板40。而电池10的包装层12可以如上例A、B、C中任意一例所示，设置于电池10与屏蔽层20之间包裹电池本体11（图2），或设置于屏蔽层20与卡体层30之间包裹屏蔽层20及电池本体11（图3），或设置于卡体层30与手机背板40之间包裹着整个复合结构（图4），具体的连接关系及其他未详细提及的内容可参见上文实施例一记载。

本实施例二中的非接触式芯片32与感应天线31可以不在同一平面，例如非接触式芯片32与感应天线31所在卡体层30成直角或其他角度。因此，可以在不影响手机工作的前提下，不必特定将该非接触式芯片32布置于电池10的外侧，而是可以根据手机内的空余位置或手机的电路主板上等，任意选择放置非接触式芯片32的位置；甚至将非接触式芯片32作为独立于手机的外部元件，通过后续插入手机或连接手机使用。本实施例二中电池10外侧增加的卡体层30中只有感应天线31，能够进一步减少电池10加上屏蔽层20及卡体层30之后的厚度。

实施例三：

本实施例三中的不同点主要在于，所述的电池是含NFC结构的电池（以下称NFC电池）。近场通信（NFC），又称近距离无线通信，是允许电子设备之间进行非接触式点对点数据传输的一种短距离的高频无线通信技术；具备NFC功能的设备在主动模式下作为读写装置基于RFID对其他NFC设备或各种非接触式芯片（并非特指本发明中的芯片）进行数据读写；而在被动模式下，NFC设备相当于普通的非接触式芯片，能够被其他的读写装置或NFC设备读写数据。

如图7、图8所示的NFC电池中，除了设置有电池本体11、包装层12以外，还包含NFC射频天线51和屏蔽层20。具体使所述屏蔽层20的内侧连接至电池本体11的金属壳体外侧，封装所述NFC射频天线51的天线层50位于该屏蔽层20的外侧，由包装层12将整个NFC电池的天线层50、屏蔽层20、电池本体11包裹起来。

所述天线层50可以是与屏蔽层20分开设置或预先组合后连接至电池本体11；或者该天线层50还可以是预先与包装层12组合，例如连接在包装层12内侧设定区域，使得在包裹屏蔽层20及电池本体11时该设定区域上连接的天线层50能够正对着屏蔽层20所在位置。

NFC电池中的NFC射频天线51，与NFC芯片连接形成电路回路以实现NFC功能。所述NFC芯片一般不设置在电池10上，而是位于手机内的设定位置。因此，NFC射频天线51通过引出至天线层50及NFC电池外的触点组（图9），与NFC芯片的电极相应导通来构成电路回路。

本实施例三中提供了所述NFC电池与智能卡的复合结构。鉴于NFC电池本身已经具有屏蔽层20，则本例的复合结构中不必再另外设置其他的屏蔽层。

图7的一个示例D中，NFC电池的包装层12已经如前文所述将整个NFC电池的天线层50、屏蔽层20、电池本体11包裹起来。所述智能卡的卡体层30连接至包装层12的外侧。

图8的一个示例E中，智能卡的卡体层30连接至NFC电池的天线层50的外侧（或内侧，图中未示出），且两者在电路上相互隔开，以NFC电池的包装层12将卡体层30、天线层50、屏蔽层20、电池本体11包裹起来。

图9的一个示例F中，智能卡的卡体层30与NFC电池的天线层50位于同一平面但两者在电路上相互隔开，以NFC电池的包装层12将卡体层30及天线层50、屏蔽层20、电池本体11包裹起来。

上述示例E、F中，卡体层30与天线层50可以分开设置或预先组合（图8）后连接至屏蔽层20外侧；或者，卡体层30与天线层50也可以分开设置或预先组合后先连接至包装层12，形成包装层12、卡体层30及天线层50的组合体（图8）。

上述示例D~F的卡体层30中，可以包含非接触式芯片32及感应天线31（图9），也可以仅包含感应天线31。非接触式芯片32不设置在卡体层30内时，通过感应天线31的触点组311与非接触式芯片32的电极接触及导通形成电路连接，具体可以参见实施例二记载（图6）。

本实施例三中，由于智能卡的感应天线31与NFC电池的NFC射频天线51处在不同的电路回路，两者不会相互影响。因此，在其他的示例中，还可以将感应天线31与NFC射频天线51同时封装在同一层体中但相互隔开、分属不同的电路回路。

优选的示例中，封装一个天线同时为NFC射频天线51及智能卡的感应天线31共用，将共用天线中形成在第一回路中的线圈部分作为NFC射频天线51使用，而将形成在第二回路中的线圈部分作为智能卡的感应天线31使用，第一回路与第二回路是在电路上分开的两个不同回路，NFC射频天线51和感应天线31通过各自的触点组与对应的NFC芯片和智能卡的非接触式芯片32电路连接。图10的示例中布置在内圈的是NFC射频天线51，布置在外圈的是感应天线31，在其他示例中将两者相互对换亦可。

对于上述实施例一至三中的各个示例，所述智能卡的非接触式芯片32可以是ID芯片、IC芯片、CPU芯片，或者是一种同时嵌置有不同频率或不同协议的2颗子芯片的复合芯片。

所述智能卡的感应天线31，可以是印刷天线、或蚀刻天线、或绕制天线等等。所述智能卡可以同时具有一个或多个非接触式芯片32；设有多个芯片时还可以分别设置与芯片射频频率相匹配的多个感应天线31。多个芯片及各自对应的感应天线31可以封装在同一个卡体层30，也可以封装在不同的多个卡体层30中。对NFC射频天线51的设置可以参见上述感应天线31的设置方式。

所述手机的外壳，至少是手机背板40，采用各种非金属有机或无机材料制成；例如，PVC、PET、ABS、玻璃、皮革、木质、石材、天然或人造宝石等等。

包含若干匝线圈的所述感应天线31或NFC射频天线51，其各自的触点组可以是印刷电路板PCB或柔性电路板FPCB的形式，例如是通过预埋注塑等方式将触点组311直接形成到封装天线用的卡体层30或天线层50上，或者通过双面不干胶或其他黏贴方式将触点组311贴附于卡体层30或天线层50上。

如图11、图12所示，普通电池或NFC电池还可以进一步设置有顶盖13，该顶盖13覆盖住整个电池10的顶部到侧边的上部，使包装层12及其中包裹的部件紧密结合。顶盖13由绝缘材料制成，上面开设有通孔131；电池10的电极，或者感应天线31和/或NFC射频天线51的触点组，能够从顶盖13的通孔131中暴露出来，用以形成电路连接。

各附图中示出的如卡体层30、屏蔽层20或其他部件的形状、尺寸仅作为示例，本发明中并不做具体限制。可以使屏蔽层20等于或小于所对应的电池10表面。可以使卡体层30等于或小于所对应的屏蔽层20表面。一个屏蔽层20可以对应一个或多个卡体层30，等等。

综上所述，本发明提供的智能卡与移动终端电池的复合结构，结构简单，可以设置于手机或其他移动终端中方便携带；以镍锌铁氧体材料制成的屏蔽层能够有效抑制干扰信号（主要来源于手机内部的器件），提高智能卡的灵敏度和数据读写距离，实现在复杂电磁源干扰的环境中正常使用智能卡进行身份识别、消费支付等功能。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种智能卡与移动终端电池的复合结构，其特征在于，

所述智能卡设置有绝缘的卡体层（30），和封装在该卡体层（30）内的感应天线（31）；所述感应天线（31）通过与相应的非接触式芯片（32）电路连接形成回路，使外部相匹配的读写装置通过无线射频识别与所述非接触式芯片（32）进行数据交换；

所述智能卡与移动终端电池的复合结构设置于移动终端内，该复合结构设置有阻隔电磁干扰信号的屏蔽层（20），使所述卡体层（30）、屏蔽层（20）与电池（10）相互贴近；

其中，所述屏蔽层（20）的内侧对着电池（10）的外侧，该屏蔽层（20）的外侧对着卡体层（30）的内侧；所述卡体层（30）的外侧对着移动终端的外壳内侧，并使所述移动终端外壳上设置的感应区与卡体层（30）内感应天线（31）的位置相对应。

2.如权利要求1所述的复合结构，其特征在于，

所述屏蔽层（20）是镍锌铁氧体材料制成的薄片或薄膜。

3.如权利要求1所述的复合结构，其特征在于，

电路连接的所述非接触式芯片（32）及感应天线（31），一起封装在所述卡体层（30）中；

或者，单独封装在卡体层（30）中的所述感应天线（31），通过引出至该卡体层（30）外的触点组（311），与位于卡体层（30）外的非接触式芯片（32）上的电极相互导通，形成电路连接。

4.如权利要求1所述的复合结构，其特征在于，

所述的电池（10），包含包装层（12）和具有金属壳体的电池本体（11）；

从电池（10）到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体（11）、包装层（12）、屏蔽层（20）、卡体层（30），以及所述感应区；其中所述包装层（12）将电池本体（11）单独包裹起来；

或者，从电池（10）到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体（11）、屏蔽层（20）、包装层（12）、卡体层（30），以及所述感应区；其中所述包装层（12）将电池本体（11）及屏蔽层（20）一起包裹起来；

或者，从电池（10）到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体（11）、屏蔽层（20）、卡体层（30）、包装层（12），以及所述感应区；其中所述包装层（12）将电池本体（11）、屏蔽层（20）及卡体层（30）一起包裹起来。

5.如权利要求1所述的复合结构，其特征在于，

所述电池（10）是NFC电池，其包含包装层（12）、所述屏蔽层（20）、具有金属壳体的电池本体（11），以及封装有NFC射频天线（51）的天线层（50）；

所述NFC射频天线（51）通过引出至该天线层（50）外的触点组，与位于天线层（50）外的NFC芯片上的电极相互导通，形成所述NFC射频天线（51）与NFC芯片之间的电路连接。

6.如权利要求5所述的复合结构，其特征在于，

从电池（10）到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体（11）、屏蔽层（20）、天线层（50）、包装层（12）、卡体层（30），以及所述感应区；其中所述包装层（12）将电池本体（11）、屏蔽层（20）、天线层（50）一起包裹起来；

或者，从电池（10）到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体（11）、屏蔽层（20）、天线层（50）与卡体层（30）、包装层（12），以及所述感应区；其中所述包装层（12）将电池本体（11）、屏蔽层（20）、天线层（50）与卡体层（30）一起包裹起来。

7.如权利要求6所述的复合结构，其特征在于，

所述包装层（12）将电池本体（11）、屏蔽层（20）、天线层（50）与卡体层（30）一起包裹起来时，所述天线层（50）与卡体层（30）位于不同平面，其中使天线层（50）连接在卡体层（30） 的内侧，或使所述卡体层（30）连接在天线层（50）的内侧；

或者，所述天线层（50）与卡体层（30）位于同一平面，其中使该天线层（50）与卡体层（30）为相互独立封装的两个部件，或者使该天线层（50）与卡体层（30）封装在同一个部件中。

8.如权利要求5所述的复合结构，其特征在于，

所述复合结构中包含共用天线的封装层，所述共用天线中形成在第一回路中的线圈部分作为NFC射频天线（51），其通过设置第一触点组电路连接NFC芯片；该共用天线中形成在第二回路中的线圈部分作为智能卡的感应天线（31），其通过设置第二触点组电路连接智能卡的非接触式芯片（32）；

从电池（10）到移动终端的感应区之间，由内至外依次设置为所述电池本体（11）、屏蔽层（20）、共用天线的封装层、包装层（12），以及所述感应区；其中所述包装层（12）将电池本体（11）、屏蔽层（20）、共用天线的封装层一起包裹起来。

9.如权利要求7所述的复合结构，其特征在于，

所述卡体层（30）或所述卡体层（30）与天线层（50）的组合体，连接在包装层（12）内侧的设定区域，在所述包装层包裹屏蔽层（20）及电池本体（11）时该设定区域对着屏蔽层（20）所在位置。

10.如权利要求1所述的复合结构，其特征在于，

所述移动终端的感应区，位于非金属有机或无机材料制成的移动终端的背板（40）上。