CN1106626C - 无接触式芯片卡 - Google Patents

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Abstract

数据载体装置，具有一个半导体芯片(1)，此芯片与至少具有一匝的第一导体环(2)相连，具有至少一个第二导体环(3)，该第二导体环具有至少一匝且其横截面的面积约为数据载体装置的大小，第一导体环(2)的横截面面积约为半导体芯片(1)的大小，并且两个导电环(2，3)电感性地彼此相耦合。

Description

无接触式芯片卡
技术领域
芯片卡，亦称作塑料卡，它包含一个半导体芯片，现今主要是接触依赖式的。因而使用时芯片卡必须插入读出器，以建立用于终端与该卡之间通讯的一种欧姆接触。
背景技术
但是无接触式芯片卡也已经为人们所熟知并且也已经在使用。对于这些卡，与终端的接触是通过电容的或电感的耦合来实现的，就是说是通过电磁场的电的或磁的成分来实现的。在这种情况下使用电感的耦合更可取。
在电感耦合的情况下，芯片卡的线圈与终端的线圈之间需要一个确定的最小耦合系数。该耦合系数取决于终端线圈的大小、卡与后者的距离、相对于后者的相对位置以及卡上线圈的大小。卡上的线圈越大，通常耦合系数就越大。因此通常希望使得卡上的线圈尽可能地大。然而该线圈必须电连接到芯片卡内的芯片上。表面面积大的线圈在这类情况下导致技术上复杂的装配方法，而且在运输中特别难于处理。生产和处理大约是传统的接触依赖式芯片卡的接触模块大小的小线圈就会简单得多。然而如果是这样，在给定的距离上耦合系数就会明显地变小，或者，对于相同的耦合系数有效距离就会大大地减小。
NL 9100347中公开了一种无接触式芯片卡，其中具有一个半导体芯片，此芯片与至少具有一匝的第一导体环相连，其横截面面积约为半导体芯片的大小。除此之外，数据载体装置还具有一个第二导体环，其具有至少一匝且其横截面的面积约为数据载体装置的大小，和具有一个区域，它构成约为第一导体环的大小的第三环。第一和第二导体环经过第三导体环电感性地彼此相耦合。
不过那里的第一和第三导体环经过一个磁轭互相连接，由此在卡中将导致半导体芯片的复杂和从而昂贵的装配。
发明内容
本发明的目的因而是提供一种便携式的数据载体装置，特别是一种避免了这些缺点的芯片卡。
为实现上述目的，根据本发明提供了一种数据载体装置，具有一个半导体芯片，所述半导体芯片与具有至少一匝的第一导体环相连，所述第一导体环的横截面面积约为半导体芯片的大小，具有至少一个第二导体环，它具有至少一匝且所述第二导体环的横截面的面积约为所述数据载体装置的大小，和第二导体环的一部分还构成一个具有约为第一导体环的大小的第三导体环，其中第一导体环和第二导体环经过第三导体环电感性地彼此相耦合，第一导体环和第三导体环基本上是同心安放的。
优选地，在所述数据载体装置中，所述第一导体环安放在承载半导体芯片的载体元件上。
优选地，在上述数据载体装置中，第一导体环在半导体芯片的上面形成。
优选地，在上述数据载体装置中，第一导体环和第二导体环具有不同的匝数。
就依据本发明的数据载体装置来说，大的线圈对终端线圈有大的耦合系数。因此在其中产生感应电流，此电流可以通过本地电感的耦合在小线圈中产生感应电流。该小线圈可以由芯片或模块制造者容易地制造并集成在载体模块内。依一种特别有利的方法，该线圈已经被提供在半导体芯片上，例如用敷在那里的铝带。
大线圈可以由卡生产者用简单的方法集成在卡上或卡内。例如它可以作为一个平面线圈用印刷技术制成。这排除了运输问题，运输中大线圈可能变形并因此可能改变其特性，特别是其Q值和电感。
在数据载体装置的大线圈和小线圈之间获得优良的耦合系数的基础是有一个最大可能的长度的区域，在该区域内线圈的导线相互之间有尽可能小的间距走线并且在那里很好地电感耦合。根据本发明的一种方法，这一点的实现是大线圈，就是说第二导体环，形成一个小环，它具有近似于小线圈，就是说第一导体环的大小。这个小导体环在这种情况下可以设计成相交和不相交两种。然而，还可能以曲折的形状来形成，这两个导体环就是说大导体环和小导体环的耦合区域，以使得它尽可能长。
倘若例如半导体芯片的输入阻抗必须与终端匹配，以一种有利的方式在小线圈和大线圈只是在大线圈的小导体环处设计成不同的匝数，使形成一种变换。
然而也可以不同形式的方法构成耦合环，例如象含有一个电感和一个电容的谐振电路。所有的不同形式都可以以此来产生：一个闭路的谐振电路适合于终端的电感耦合，一个开路的谐振电路适合于终端的电容耦合。对于较高的频率，耦合环就成为一种天线。有意地使用耦合环的谐振是可能的。
下面将借助附图用一实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1以图解表示方式给出了根据本发明的第一种便携式数据载体装置的芯片和线圈。
图2以图解表示方式给出了线圈的第二种具体形式。
图3以图解方式给出了线圈的耦合区域的曲折走向。
具体实施方式
附图中以图解方法仅描绘出了导体环或线圈和半导体芯片。第二导体环2，即小线圈，在所选择的示意图中总是设置成围绕半导体芯片1，且可以例如在载体元件上(没有示出)，与半导体芯片1一起安放。然而也还可能的是，小线圈2直接在半导体芯片1上实现，这会使得操作甚至更容易。在附图1和2中已表明，大线圈，即第二导体环3，具有约是芯片卡的大小。它可以由卡生产者例如作为平面线圈借助于印刷技术安放在芯片卡的里面或上面。第二导体环3与小线圈2成小间距走线，构成一个小导体环4。在这种情况下，它可以在小线圈内部或外部也可是在其上面或下面走线。图1中表示出了一种构成无相交的大线圈3的小导体环4的方法，而在图2中小导体环4有一处相交。在这样一种情况下，导体环4提供比大导体环3具有或多或少的匝数是可能的。在本发明具有一个小线圈2和一个大线圈3的一种形式中在任何时候可能提供不同匝数的两个线圈2，3，因此可实现例如阻抗匹配的一种变换。
图3表示出了另一种连接到半导体芯片1的小导体环2和一个大导体环3之间的耦合区域的可能的结构。在这种情况下，耦合区域具有一种曲折路线，以便得到长度尽可能长的耦合区域。
便携式的数据载体装置带有被设计为小线圈和大线圈的第一导体环和第二导体环，其实现形式不一定被限制为卡式。根据本发明的这样的结构当然在任何数据载体装置情况下都是可以使用的，在它里面后者要比半导体芯片大得多。

Claims (4)

1.一种数据载体装置，具有一个半导体芯片(1)，此芯片与具有至少一匝的第一导体环(2)相连，所述第一导体环的横截面面积约为半导体芯片(1)的大小，
具有至少一个第二导体环(3)，它具有至少一匝且所述第二导体环的横截面的面积约为所述数据载体装置的大小，并且第二导体环的一部分构成一个具有约为第一导体环(2)的大小的第三导体环(4)，
其中第一导体环(2)和第二导体环(3)通过第三导体环(4)电感性地彼此相耦合，
其特征在于，
第一导体环(2)和第三导体环(4)是同心安放的。
2.根据权利要求1的数据载体装置，其特征在于，
第一导体环(2)安放在承载半导体芯片(1)的载体元件上。
3.根据权利要求1的数据载体装置，其特征在于，
第一导体环(2)在半导体芯片(1)的上表面形成。
4.根据上述权利要求之一的数据载体装置，其特征在于，
第一导体环(2)和第二导体环(3)具有不同的匝数。
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