CN113344164A - 一种提高抗静电能力的智能卡、载带及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高抗静电能力的智能卡、载带及方法。一种提高抗静电能力的智能卡，所述智能卡包含智能卡本体、镶嵌在智能卡本体的载带和黏贴在载带背面的芯片，载带的外表面镀有第一金手指和若干个第二金手指，第一金手指电性连接芯片的GND管脚，需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指之间具有优先的空气放电路径。本发明还通过在载带上涂覆弱导电层，使需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指之间形成优先放电路径。本发明成本低、实施简单，能够快速有效的提高智能卡的抗静电能力，大大增加智能卡的使用寿命。

Description

一种提高抗静电能力的智能卡、载带及方法

技术领域

本发明涉及智能卡技术领域，特别涉及一种提高抗静电能力的智能卡、 载带及方法。

背景技术

目前智能卡已被广泛应用到各种重要场合，尤其是接触卡和双界面卡， 如SIM卡、银行卡、社保卡、公交卡，安全识别卡等。在制卡和实际使用中， 对于智能卡抗静电能力要求是非常高的。在制卡过程中，由于热压和凸印都 会引入大量电荷，瞬间对卡模块的金手指进行放电造成芯片损伤。而在使用 过程中，由于读卡器接地不良或人体静电，瞬间的放电易于导致卡模块发生 损伤，造成卡模块漏电或功能失效。特别是对不接芯片管脚的金手指放电， 由于大量电荷的积累，无处释放，导致空气放电，击穿相邻金手指的功能管 脚，从而造成智能卡功能损伤。

为解决上述问题，现有技术中通用的方法是改版芯片，优化ESD (Electro-Staticdischarge静电释放)保护电路，重新制版流片。然而通 过流片改版提高ESD能力，对于高密度小芯片来说，比较困难，版图很难有 空间可以进行优化提升，同时改版的制版费和流片费用都比较高，芯片还需 要进行全方位验证，防止有其他未知缺陷引入，其风险较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高抗静电能力的智能卡、载带及方法，通过 改变需要优先泄放电荷的金手指的空气放电通路，使该金手指的电荷不从芯 片内部流过，而从芯片的GND(接地)脚直接泄放掉，有效提高智能卡的抗 静电能力，防止由于瞬间静电释放造成智能卡芯片伤。

为了达到上述目的，本发明提供一种提高抗静电能力的智能卡，所述智 能卡包含智能卡本体、镶嵌在智能卡本体的载带和黏贴在载带背面的芯片， 载带的外表面镀有第一金手指和若干个第二金手指，第一金手指电性连接芯 片的GND管脚，需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指之间具有 优先的空气放电路径。

优选的，所述防止静电损伤的智能卡需要优先释放电荷的第二金手指与 所述第一金手指的间距小于该第二金手指与其相邻第二金手指的间距，使得 该第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

优选的，所述提高抗静电能力的智能卡还包含弱导电部，所述弱导电部 设置在载带的外表面，并电性连接设置在需要优先释放电荷的第二金手指与 第一金手指之间，通过导电部将该第二金手指的电流引向第一金手指，使该 第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

优选的，所述导电部为弱导电涂层。

本发明的另一个技术方案是提供一种提高智能卡抗静电能力的载带，其 嵌入设置在智能卡上，载带的外表面镀有第一金手指及若干个第二金手指， 所述第一金手指电性连接黏贴在载带背面的芯片的GND管脚，载带上需要优 先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

优选的，所述需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指的间距 小于该第二金手指与其相邻第二金手指的间距，使得该第二金手指与第一金 手指之间形成优先的空气放电路径。

优选的，载带的外表面还设有弱导电部，所述弱导电部电性连接设置在 需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指之间，通过弱导电部将该第二 金手指的电流引向第一金手指，使该第二金手指与第一金手指之间形成优先 的空气放电路径。

优选的，所述弱导电部为弱导电涂层。

本发明的另一个技术方案是提供一种提高智能卡抗静电能力的方法，智 能卡包含智能卡本体、镶嵌在智能卡本体的载带和黏贴在载带背面的芯片， 载带的外表面镀有第一金手指和若干个第二金手指，第一金手指电性连接芯 片的GND管脚，所述提高智能卡抗静电能力的包含步骤：

使需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指的间距小于该第二 金手指与其相邻第二金手指的间距，使得该需要优先释放电荷的第二金手指 与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

所述提高智能卡抗静电能力的方法，还包含步骤：在载带外表面设置导 电部，通过导电部电性连接需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指， 使得该需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放 电路径。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)而本发明与现有技术中芯片改版的方案相比，只需优化载带的刻蚀掩 模，不会引入造成智能卡产品缺陷的问题，本发明的智能卡安全可靠，开发 周期短，能够大批量生产，具有很好的经济价值；

2)本发明成本低廉，能够快速有效的提高智能卡的抗静电能力，大大增 加智能卡的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图 作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对 于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这 些附图获得其他的附图：

图1为本发明的实施例一中，第二金手指释放静电示意图；

图1A为现有技术中，载带结构示意图；

图2为本发明的实施例二中，第二金手指释放静电示意图；

图3为本发明的实施例三中，第二金手指释放静电示意图；

图4为本发明的实施例四中，导电部设置示意图；

图5为HBM模式和MM模式下智能卡ESD测试波形示意图；

图6为现有技术中，载带连接金手指、芯片的剖面图；

图7为本发明中，载带、金手指、芯片、导电部的剖面图；

图8为载带背面示意图；

图中：1、导电部；2、载带；3、芯片；4、金线；5、金焊盘；6、需要 优先释放电荷的第二金手指；7、第一金手指。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而 不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做 出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，如图6所示，智能卡通常包含智能卡本体(图中未示出)、 载带2和芯片3。所述载带2镶嵌在智能卡本体，所述芯片3黏贴在载带背 面且位于智能卡本体内部。芯片3包含多个管脚，用于实现不同的功能。如： VCC(Volt Current Condenser用于输入电源)、RST(reset signal input用 于复位信号)、CLK(clock signal input用于输入时钟信号)、GND(Ground 用于设置基准电压)、IO(input/output用于输入/输出数据)。如图1A所示， 载带2的外表面(也即载带2的正面)镀有N个金手指，现有技术中出于美 观考虑，每个金手指的间距相等。

而本发明利用金手指排布，将静电电荷泄放至芯片GND管脚。使芯片其 有泄放静电电荷的功能，从而提高智能卡抗静电能力，该技术方案未包含在 任何现有技术中。

本发明中，令电性连接芯片3GND管脚的金手指为第一金手指7，其余N-1 个金手指为第二金手指。一个第二金手指电性连接芯片3除GND之外的一个 管脚；或者第二金手指不与芯片3的任何管脚连接，此时也称该第二金手指 连接芯片3的NC(NOT CONNECTED空脚)管脚。

如图6、图7、图8所示，在载带2上穿设有若干个金焊盘5，一个所述 金焊盘5通过电镀的方式电性连接位于载带外表面的一个金手指，不同的金 焊盘5电性连接不同的金手指；芯片3的管脚(图中未示出)通过金线4电 性连接金焊盘5，不同的芯片管脚电性连接不同的金焊盘5。当第二金手指连 接芯片3的NC管脚，其所对应的金焊盘5与芯片3的管脚之间没有设置所述 金线4。

在制卡和使用过程中，会引入大量电荷。图5为智能卡在HBM(人体释 放模式)、MM(带电机械模式)模式下进行ESD(Electro-Static discharge 静电释放)测试的波形图。HBM模式下，损伤智能卡的静电电荷来源于人体， 因为人体与各种物体间发生接触和磨擦易产生静电，人体的静电进入智能卡， 造成智能卡损伤。MM模式下，损伤智能卡的静电电荷来源于带电机器。机器 由于摩擦或感应也会带电，带电机器通过智能卡放电也会造成智能卡损伤。 测试的芯片管脚上可以瞬间积累大量电荷，从图5可以看出，当第二金手指 和芯片管脚连接的时候，电荷通过管脚上的ESD保护电路释放掉。而对于未 连接芯片管脚的第二金手指(也称连接NC管脚的第二金手指)，大量电荷不 断积累又无处释放，当电荷量达到一定时，空气电离放电，对相邻第二金手 指造成静电损伤。

如图1A所示，现有技术中某智能卡的载带2设有8个金手指，相邻金手 指的间距均为0.16mm。连接NC管脚的第二金手指空气放电时，其电流通过 图1A中所示的放电路径A，释放至相邻第二金手指的芯片管脚(既CLK管脚) 上。但由于空气电容的原因，相邻第二金手指上的电压并没有抬起，导致对 应芯片管脚(CLK管脚)的ESD保护电路无法及时工作保护芯片3，从而大电 流流入芯片内部，损坏芯片3。对该智能卡芯片管脚进行HBM模式的ESD测试结果显示，当NC管脚的ESD电压超过4kV时，其相邻第二金手指的管脚就 会漏电，同时智能卡功能失效。

以往为提高芯片3抗静电能力，只能通过芯片3改版，牺牲芯片面积来 优化抗静电能力，但这种方法不仅周期长，且成本高，对产品应用和市场投 入会造成影响。

本发明提供一种提高抗静电能力的智能卡,其可泄放静电电荷。令连接该 智能卡芯片NC管脚的第二金手指作为需要优先释放电荷的第二金手指6，利 用空气放电原理，通过其空气放电的路径，使该需要优先释放电荷的第二金 手指6的静电电荷相比于流入其相邻第二金手指对应的芯片管脚，能够更快 的流入芯片3的GND管脚，从而释放该需要优先释放电荷的第二金手指6的 电荷,有效的降低空气放电对智能卡芯片3损伤。

根据空气放电原理，在相同条件下，能造成空气电离的电荷量和两极间 隙距离成反比，即间隙距离越短，电荷能越快释放，间隙距离越大，形成空 气放电所需的电荷量越大。

实施例一

在本发明的实施例一中，如图1所示，所述提高抗静电能力的智能卡包 含两个需要优先释放电荷的第二金手指6(既连接芯片NC管脚的第二金手指)， 分别设置在载带2的两个顶角。其中一个需要优先释放电荷的第二金手指6 与第一金手指7、连接芯片CLK管脚的第二金手指相邻。另一个需要优先释 放电荷的第二金手指6与第一金手指7、连接芯片IO管脚的第二金手指相邻。 通过增加需要优先释放电荷的第二金手指6与其相邻的第二金手指的间距， 使得需要优先释放电荷的第二金手指6与第一金手指7之间形成优先的空气 放电路径(既图1中的放电路径B)，空气放电的电流通过放电路径C、D由 GND管脚优先释放，防止放电电流通过CLK管脚、IO管脚进入芯片内部，提 高智能卡的抗静电能力。

对各个第二金手指对应的管脚到GND管脚进行HBM模式的ESD测试，测 试结果表明，上述各个管脚均可以承受5kV的ESD电压，当ESD电压达到6.5kV 时，CLK和IO管脚开始有漏电现象，但智能卡功能仍然正常。

同时在实施例一中，通过增大连接芯片NC管脚的第二金手指与其相邻第 二金手指的间距，实现提高连接芯片NC管脚的第二金手指与其相邻第二金手 指之间产生空气放电所需要的电荷量。减小了连接芯片NC管脚的第二金手指 对相邻第二金手指产生空气放电的可能性，使得NC管脚的第二金手指向第一 金手指形成空气放电，从而将电荷通过第一金手指向GND泄放电荷。

实施例二

如图2所示，在本发明的实施例二中，所述提高抗静电能力的智能卡包 含一个需要优先释放电荷的第二金手指6(既连接芯片NC管脚的第二金手指)， 其与连接芯片RST、CLK管脚的第二金手指相邻。通过增加连接芯片NC管脚 的第二金手指的长度，使其与第一金手指7的间距，小于其与相邻第二金手 指的间距，使得连接芯片NC管脚的第二金手指产生的空气放电的电流优先由 放电路径C通过GND管脚释放，防止损伤芯片3。

对芯片3各个对应于第二金手指的管脚到GND管脚进行HBM模式的ESD 测试，上述各个管脚均可以承受5kV的ESD电压，当ESD电压达到6kV时， CLK和IO管脚开始有漏电现象，但卡片功能仍然正常。实施例二中，通过缩 短连接芯片NC管脚的第二金手指与第一金手指7的距离，当电荷还没有在 NC管脚积累至与相邻第二金手指产生空气放电所需要的电荷量，连接芯片NC 管脚的第二金手指已经和第一金手指7形成空气放电，由放电路径C将电荷释放掉。

实施例三

如图3所示，在本发明的实施例三中，所述提高抗静电能力的智能卡包 含一个连接芯片NC管脚的第二金手指，分别与第一金手指7、连接芯片RST 管脚的第二金手指、连接芯片CLK管脚的第二金手指相邻。通过减少连接芯 片NC管脚的第二金手指的宽度，实现增大该连接芯片NC管脚的第二金手指 与其相邻第二金手指的间距，进而实现连接芯片NC管脚的第二金手指空气放 电的电流由放电路径C通过GND管脚释放。大大减少了放电电流由放电路径 A、B释放的可能性。

实施例四

如图4、图7所示，在本发明的实施例四中，所述提高抗静电能力的智 能卡还包含导电部1，所述导电部1设置在载带2的外表面，并电性连接设 置在需要优先释放电荷的第二金手指6与第一金手指7之间，通过导电部1 将该第二金手指的电流引向第一金手指7，使该第二金手指与第一金手指7 之间形成优先的空气放电路径(放电路径C、D)。在本实施例中，导电部1 为弱导电涂层。

由于载带有多种图案，因此不局限于实例中的图案，任何通过改变图形 达到第二金手指与第一金手指间距分布不同，都可以达到类似的效果。

本发明的另一个技术方案是提供一种提高智能卡抗静电能力的载带2， 其嵌入设置在智能卡上，载带2的外表面镀有第一金手指7及若干个第二金 手指，所述第一金手指7电性连接黏贴在载带背面的芯片3的GND管脚，载 带2上需要优先释放电荷的第二金手指6与所述第一金手指7之间形成优先 的空气放电路径。

优选的，所述需要优先释放电荷的第二金手指6与所述第一金手指7的 间距小于该第二金手指与其相邻第二金手指的间距，使得该需要优先释放电 荷的第二金手指6与第一金手指7之间形成优先的空气放电路径。

优选的，载带2的外表面还设有导电部1，所述导电部1为弱导电涂层。 所述载带2为玻璃材质。所述导电部1电性连接设置在需要优先释放电荷的 第二金手指6与第一金手指7之间，通过导电部1将该第二金手指的电流引 向第一金手指7，使该第二金手指与第一金手指7之间形成优先的空气放电 路径。

本发明的另一个技术方案是提供一种提高智能卡抗静电能力的方法，智 能卡包含智能卡本体、镶嵌在智能卡本体的载带2和黏贴在载带背面的芯片 3，载带2的外表面镀有第一金手指7和若干个第二金手指，第一金手指7 电性连接芯片3的GND管脚，所述防止智能卡静电损伤的包含步骤：

使需要优先释放电荷的第二金手指6与所述第一金手指7的间距小于该 需要优先释放电荷的第二金手指6与其相邻第二金手指的间距，使得该需要 优先释放电荷的第二金手指6与第一金手指7之间形成优先的空气放电路径。

所述提高智能卡抗静电能力的方法，还包含步骤：在载带外表面设置导 电部1，通过导电部1电性连接需要优先释放电荷的第二金手指6与第一金 手指7，使得该需要优先释放电荷的第二金手指6与第一金手指7之间形成 优先的空气放电路径。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易 想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围 之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种提高抗静电能力的智能卡，所述智能卡包含智能卡本体、镶嵌在智能卡本体的载带和黏贴在载带背面的芯片，载带的外表面镀有第一金手指和若干个第二金手指，第一金手指电性连接芯片的GND管脚，其特征在于，需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指之间具有优先的空气放电路径。

2.如权利要求1所述的提高抗静电能力的智能卡，其特征在于，需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指的间距小于该第二金手指与其相邻第二金手指的间距，使得该第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

3.如权利要求1所述的提高抗静电能力的智能卡，其特征在于，包含弱导电部，其设置在载带的外表面，并电性连接设置在需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指之间，通过弱导电部将该第二金手指的电流引向第一金手指，使该第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

4.如权利要求3所述的提高抗静电能力的智能卡，其特征在于，所述弱导电部为弱导电涂层。

5.一种提高智能卡抗静电能力的载带，嵌入设置在智能卡上，载带的外表面镀有第一金手指及若干个第二金手指，所述第一金手指电性连接黏贴在载带背面的芯片的GND管脚，其特征在于，载带上需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

6.如权利要求5所述的提高智能卡抗静电能力的载带，其特征在于，需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指的间距小于该第二金手指与其相邻第二金手指的间距，使得该第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

7.如权利要求5所述的提高智能卡抗静电能力的载带，其特征在于，载带的外表面还设有弱导电部，所述导电部电性连接设置在需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指之间，通过导电部将该第二金手指的电流引向第一金手指，使该第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

8.如权利要求5所述的提高智能卡抗静电能力的载带，其特征在于，所述弱导电部为弱导电涂层。

9.一种提高智能卡抗静电能力的方法，智能卡包含智能卡本体、镶嵌在智能卡本体的载带和黏贴在载带背面的芯片，载带的外表面镀有第一金手指和若干个第二金手指，第一金手指电性连接芯片的GND管脚，其特征在于，包含步骤：

使需要优先释放电荷的第二金手指与所述第一金手指的间距小于该第二金手指与其相邻第二金手指的间距，使得该需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

10.如权利要求9所述的提高智能卡抗静电能力的方法，其特征在于，还包含步骤：在载带外表面设置弱导电部，通过弱导电部电性连接需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指，使得该需要优先释放电荷的第二金手指与第一金手指之间形成优先的空气放电路径。

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