ES2827026T3 - Tarjeta inteligente de metal con capacidad de interfaz dual - Google Patents

Abstract

Una tarjeta (10) con una longitud de tarjeta, una anchura de tarjeta y un espesor de tarjeta, comprendiendo la tarjeta: una capa de metal (30) que tiene una superficie superior (301) y una superficie inferior (302) extendiéndose en paralelo entre sí; una abertura (402) en dicha capa de metal (a) extendiéndose desde dicha superficie superior a dicha superficie inferior o (b) definida por una primera región de recorte (36) en dicha superficie superior de dicha capa de metal y una segunda región de recorte (32) extendiéndose desde dicha superficie inferior de dicha capa de metal y extendiéndose de manera vertical por debajo de la primera región de recorte y por lo general de una manera simétrica con respecto a la primera región de recorte; y un módulo de circuito integrado (IC) (7), que tiene una profundidad D1, una longitud L1 y una anchura W1, dispuesto dentro de la abertura o dicha primera región de recorte; teniendo dicho módulo de IC contactos (7c) posicionados a lo largo de la superficie superior de la capa de metal e incluyendo medios de transmisión de RF (7b) para permitir el funcionamiento con contacto y sin contacto de la tarjeta; un conector (34, 434) formado por material que no impide la RF dispuesto dentro de dicha abertura o dicha segunda región de recorte, teniendo el conector dimensiones laterales de L2 y W2, en la que L2 es igual o mayor que L1 y W2 es igual o mayor que W1; una capa de ferrita (44) fijada a la superficie inferior (302) de la capa de metal (30); un orificio vertical (362, 436b) formado en el conector (34, 434) y a través de la capa de ferrita; caracterizada porque: dicho orificio vertical (362, 436b) tiene dimensiones laterales L3 y W3, dichas dimensiones laterales son menores que las dimensiones laterales correspondientes, L1 y W1, del módulo de IC.

Description

DESCRIPCIÓN

Tarjeta inteligente de metal con capacidad de interfaz dual

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a tarjetas “inteligentes” y, más en particular, se refiere a tarjetas inteligentes que tienen al menos una capa de metal y son capaces de transmisión de radiofrecuencia (RF) y de interconexión eléctrica física. En particular, la invención se refiere a tarjetas inteligentes de interfaz dual (es decir, capaces de funcionar sin contacto y/o con contacto) que tienen una capa de metal y un aspecto rico y estéticamente agradable.

Las tarjetas inteligentes son muy deseables y son usadas ampliamente, incluyendo: en aplicaciones de pago y emisión de billetes, tal como el transporte público y peajes de autopistas; en esquemas de identificación personal y derechos a nivel regional, nacional e internacional; en tarjetas ciudadanas; en licencias de conducir; en esquemas de tarjetas de pacientes; y en pasaportes biométricos para la mejora de la seguridad de los viajes internacionales.

Una tarjeta inteligente es una tarjeta que incluye circuitos electrónicos integrados, tal como un chip de circuito integrado (IC), que puede ser: (a) un microcontrolador seguro, también denominado microprocesador, o un dispositivo de inteligencia equivalente con memoria interna; o (b) un chip de memoria solo. Una tarjeta inteligente está conectada o acoplada a un lector de tarjetas con contacto físico directo y/o con una interfaz de radiofrecuencia sin contacto remoto.

Existen tres categorías generales de tarjetas inteligentes de interés. En la presente memoria son denominadas (1) con contacto, (2) sin contacto y (3) de interfaz dual. (1) Una tarjeta inteligente “con contacto” incluye un chip de IC conectado a una placa de contacto conductora en la que se montan varias almohadillas de contacto físico (normalmente chapadas en oro) por lo general ubicadas en la superficie superior de la tarjeta. Una tarjeta inteligente con contacto debe ser insertada en un lector de tarjetas inteligentes de tipo con contacto y la transmisión de comandos, datos, y el estado de la tarjeta tiene lugar sobre las almohadillas de contacto físico. (2) Una tarjeta inteligente “sin contacto” contiene un chip de IC y una antena de tarjeta por medio de las cuales son acopladas señales de RF entre el chip de la tarjeta inteligente y la antena de un lector de tarjetas. Esto permite la comunicación inalámbrica (por ej., RF) entre la tarjeta y un lector de tarjetas sin contacto eléctrico directo entre la tarjeta y el lector de tarjetas. Una tarjeta inteligente sin contacto solo requiere proximidad a un lector. Tanto el lector como la tarjeta inteligente tienen antenas, y los dos están comunicados por medio de radiofrecuencias (RF) a través de un enlace sin contacto. La mayoría de las tarjetas sin contacto también obtienen energía para el chip interno de las señales electromagnéticas emitidas por el lector de tarjetas. El alcance de funcionamiento puede variar desde menos de 2,5 cm hasta varios centímetros. (3) Una tarjeta inteligente de “interfaz dual” tiene, por lo general, un solo chip de IC (pero podría tener dos) e incluye interfaces con contacto y sin contacto. Con las tarjetas de interfaz dual, es posible acceder a los chips de IC por medio de una interfaz con contacto y/o sin contacto.

Es deseable fabricar tarjetas inteligentes de interfaz dual que puedan proporcionar capacidad “sin contacto” y/o “con contacto”. También se ha vuelto muy deseable y de moda fabricar tarjetas con una o más capas de metal. Una capa de metal proporciona un peso deseable y un patrón decorativo y/o superficie reflectante que mejora el aspecto y el valor estético de la tarjeta. Esto es en especial deseable para los clientes de alto nivel. Por lo tanto, es deseable fabricar tarjetas inteligentes de interfaz dual (de contacto y sin contacto) que tengan una capa de metal.

A partir del documento WO 2013/110625 A1, es conocida una tarjeta inteligente de interfaz dual que tiene una antena de amplificación con una bobina de acoplamiento en su cuerpo de tarjeta y una placa delantera metalizada que tiene una abertura de ventana para el módulo de antena.

El documento US 2015/021403 A1 describe un marco de acoplamiento conductor con dos extremos, que forman un bucle abierto que tiene dos extremos o una capa de metal discontinua dispuesta rodeando y muy cerca de un módulo de chip transpondedor.

Sin embargo, surgen varios problemas en la fabricación de tarjetas inteligentes de interfaz dual (“sin contacto” y “con contacto”) con una capa de metal debido a requisitos contradictorios. A modo de ejemplo, para construir una tarjeta inteligente de interfaz dual, las almohadillas de contacto asociadas con el chip de IC deben estar ubicadas a lo largo de una superficie externa (superior o inferior, pero normalmente superior) de la tarjeta para hacer contacto con un lector de tarjetas con contacto y el chip de IC por lo general estará ubicado cerca de la superficie superior. Sin embargo, cualquier capa de metal en la tarjeta interfiere con las señales de comunicación de radiofrecuencia (RF) (por ej., atenúa) entre la tarjeta y el lector, y esto podría inutilizar la tarjeta inteligente sin contacto. Por lo tanto, una tarjeta inteligente de interfaz dual con una capa de metal debe resolver el problema de la interferencia de RF con respecto al chip de IC. Para agravar el problema, está el requisito de que la tarjeta inteligente de metal de interfaz dual tenga un aspecto muy sofisticado. Debido al prestigio y al aspecto estético de estas tarjetas, es deseable que no haya una depresión o bulto perceptible a lo largo de la superficie de la tarjeta, excepto en las almohadillas de contacto.

Sumario de la invención

El problema anterior es resuelto por medio de una tarjeta inteligente de interfaz dual y un procedimiento de fabricación de dicha tarjeta de acuerdo con las reivindicaciones independientes. Una tarjeta de interfaz dual de acuerdo con la invención incluye una capa superior de metal con un conector no metálico formado dentro de la capa de metal para permitir la colocación de un módulo de IC alrededor del conector para que la tarjeta pueda funcionar como tarjeta con contacto y/o sin contacto. Al mismo tiempo, la tarjeta está diseñada para tener una superficie externa relativamente lisa y hermosa.

En general, es formado un orificio (abertura o recorte) en el conector para colocar un módulo de chip de IC alrededor del área central del conector para que el módulo de IC esté aislado e insulado de la capa de metal. Por lo tanto, el conector funciona para proporcionar una separación física y un grado de aislamiento eléctrico entre el módulo de chip y la capa de metal en las direcciones horizontal y vertical. Además, el orificio de conector proporciona una vía para la transmisión de RF. El módulo de chip incluye contactos que se extienden a lo largo de la misma superficie horizontal que la capa de metal para permitir la capacidad de contacto con un lector de tarjetas con contacto y el módulo de chip se extiende dentro del orificio del conector para permitir la capacidad de funcionamiento sin contacto (RF).

La capa de metal es una capa relativamente gruesa que tiene una superficie superior que define la superficie superior de la tarjeta. Un conector está formado en la capa de metal debajo de la superficie superior para que el conector no se vea desde arriba y no afecte el aspecto de la tarjeta. Las dimensiones laterales del conector son mayores que las dimensiones laterales del módulo de chip para proporcionar aislación y aislamiento. Un orificio está formado de manera vertical hacia abajo a través del conector y una capa de ferrita subyacente para formar un conducto para que las señales de RF pasen entre una antena de amplificación de tarjeta y una antena de chip de módulo de IC. Las dimensiones laterales del conector del orificio son más pequeñas que las dimensiones laterales del módulo de chip de IC.

Una tarjeta de metal inteligente de interfaz dual de acuerdo con la invención incluye una capa de metal en la que está dispuesto un módulo de circuito integrado (IC) para proporcionar capacidad con contacto y sin contacto (RF). La capa de metal tiene una superficie superior y una superficie inferior que se extienden por lo general paralelas entre sí. Al menos dos cortes de diferentes tamaños están formados en la capa de metal, uno encima del otro, ambos cortes se extienden en el plano horizontal, simétricamente alrededor de la misma línea central. Un recorte está formado para posicionar y anidar el módulo de IC dentro de la superficie superior de la capa de metal y para habilitar el módulo de IC, que tiene contactos para hacer con un lector de tarjetas. El módulo de IC y su correspondiente recorte tienen una profundidad de aproximadamente D1, una longitud L1 y una anchura W1. El otro recorte (también denominado “bolsillo”), debajo del recorte, se extiende desde la superficie inferior de la capa de metal hasta una distancia D1 de la superficie superior. El bolsillo está fabricado para tener una longitud L2 mayor que L1 y una anchura W2 mayor que W1 para permitir la transmisión de RF entre el módulo de IC y un lector de tarjetas. Un conector no metálico diseñado para caber cómodamente dentro del bolsillo llena el bolsillo y está fijado a las paredes del bolsillo. El conector tiene una abertura ubicada en el centro que tiene una longitud L3 que es menor que L1 y una anchura W3 que es menor que W1.

Breve descripción de los dibujos

La invención se entenderá más completamente a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones actualmente preferentes, pero no obstante ilustrativas, de acuerdo con la presente invención, con referencia a los dibujos adjuntos, que no están dibujados a escala, pero en los que los caracteres de referencia similares denotan componentes similares; y

La Fig. 1 es un diagrama isométrico simplificado de una tarjeta inteligente 10 con una capa de metal 30, que representa la invención;

La Fig. 1A es un diagrama isométrico idealizado, altamente simplificado, de un módulo de circuito integrado (IC) capaz de funcionar sin contacto y con contacto destinado a ser usado en la fabricación de tarjetas inteligentes que representa la invención.

La Fig. 1B es un diagrama en sección transversal idealizado simplificado del módulo de IC de la Fig. 1A usado en la tarjeta mostrada en la Fig. 1;

La Fig. 2 incluye diagramas en sección transversal de varias etapas de procesamiento (1 a 7) para formar una tarjeta que representa la invención;

La Fig. 3A es un diagrama en sección transversal simplificado de una tarjeta siendo fabricada como es mostrado en la etapa 5 de la Fig. 2;

La Fig. 3B es una vista desde arriba de una tarjeta que se está formando como es mostrado en la Fig. 3A con un conector (34) y la abertura (36) formada en el conector;

La Fig. 3C es una vista desde arriba de la capa superior de una tarjeta que representa la invención formada de acuerdo con el proceso mostrado en la Fig. 2;

La Fig. 4 incluye diagramas en sección transversal de varias etapas de procesamiento (1 a 5) para formar una tarjeta de acuerdo con otro aspecto de la invención.

La Fig. 5A es un diagrama en sección transversal correspondiente a la etapa 4 de la Fig. 4 que muestra un conector y aberturas formadas en el conector antes de la inserción de un módulo de IC;

La Fig. 5B es una vista desde arriba de una tarjeta que tiene la sección transversal mostrada en la Fig. 5A que muestra el conector y las aberturas formadas en el conector antes de la inserción de un módulo de IC formado de acuerdo con la Fig. 4;

La Fig. 5C es una vista desde arriba de una tarjeta formada de acuerdo con las etapas de proceso mostradas en la Fig. 4 y como es mostrado en las Figs. 5A y 5b con un módulo de IC insertado en la abertura del módulo; y

La Fig. 6 es un diagrama en sección transversal que muestra una capa de enmascaramiento formada en una tarjeta tal como la que es mostrado en la Fig. 5C.

Descripción detallada de las realizaciones preferentes

Un módulo de circuito integrado (IC) 7 que tiene múltiples contactos como es mostrado en la Fig. 1A es para ser montado en, y sobre, una tarjeta 10 como es mostrado en la Fig. 1 con la superficie superior del módulo de circuito integrado y sus contactos por lo general al ras con la superficie superior de la tarjeta. A modo de ejemplo, es mostrado que la longitud, la anchura y la profundidad de la tarjeta pueden ser respectivamente de aproximadamente 85,6 mm por 53,96 mm por 0,76 mm. Para fines de ilustración y la discusión que sigue, es asumido, como es mostrado en la Fig. 1A, que el módulo de IC tiene una profundidad D i, una longitud L1 y una anchura W1. Los módulos tal como el módulo de IC 7 están disponibles comercialmente, por ejemplo, de Infineon o NXP Las dimensiones laterales de algunos de estos módulos eran de aproximadamente 1.32l mm por 11,9 con una profundidad que iba desde 0,127 mm hasta más de 0,635 mm. Estas dimensiones son puramente ilustrativas y los módulos de IC usados para practicar la invención pueden ser de mayor o menor tamaño.

Como es mostrado en la Fig. 1B, el módulo de IC 7 contiene un chip de microprocesador interno 7a, una antena de chip 7b y una almohadilla de contacto 7c. La almohadilla 7c puede ser una almohadilla de contacto múltiple convencional usada en tarjetas inteligentes de tipo con contacto y está posicionada para acoplar contactos en un lector de tarjetas con contacto (no mostrado) cuando la tarjeta inteligente es insertado en el mismo. Una gota de epoxi 7d encapsula la porción inferior del módulo de IC. La gota de epoxi permite que el módulo de IC se adhiera con facilidad (por ej., pegándolo) a una superficie subyacente.

Como fue señalado con anterioridad, la invención está dirigida a la fabricación de una tarjeta de metal inteligente que tiene capacidad de interfaz dual y que también tiene una superficie superior libre de bultos o depresiones, excepto por: (a) el módulo de IC y sus contactos, y/o (b) cualquier diseño o textura formados de manera intencional en la superficie superior. De acuerdo con la invención, una tarjeta puede ser fabricada para que tenga un aspecto altamente estético, suave y visualmente agradable si bien la tarjeta debe incluir capacidad de interfaz dual (es decir, capacidad de contacto y sin contacto). Es decir, las tarjetas inteligentes con una capa de metal como superficie superior, por razones estéticas, debe incluir un módulo de IC y sus contactos asociados. Para que la tarjeta sea usada en un modo de contacto, los contactos del módulo de IC deben estar ubicados a lo largo de una superficie exterior de la tarjeta. De manera típica, los contactos se encuentran a lo largo de la superficie superior de la tarjeta; si bien los contactos posiblemente podrían estar ubicados a lo largo de la superficie inferior de la tarjeta. Para permitir una transmisión inalámbrica (RF) efectiva, tiene que haber un recorte (abertura) en la capa de metal debajo y alrededor del módulo de IC. Un desafío es producir estos cortes (aberturas) en la capa de metal sin afectar el aspecto liso, estético, exterior (por ej., superior) de la tarjeta.

Un procedimiento para formar una tarjeta de acuerdo con la invención incluye la estructura y las etapas de procesamiento ilustrados en la Fig. 2.

1- Una capa de metal 30 es seleccionada, que está destinada a servir como capa superior de una tarjeta 10 (como es mostrado en la etapa 1 de la Fig. 2). La capa de metal 30 tiene una superficie superior (delantera) 301 y una superficie inferior (trasera) 302; las superficies delanteras y traseras por lo general son paralelas entre sí. El espesor (D) de la capa de metal 30 puede variar de menos de 0,254 mm a más de 0,51 mm. En una realización, la capa de metal 30 estaba fabricada de acero inoxidable y su espesor era de 0,3937 mm. La capa de metal 30 puede, a modo de ejemplo y no a modo de limitación, ser seleccionada para que sea de hierro, tántalo, aluminio, latón, cobre o cualquiera de sus aleaciones o compuestos.

2- Un bolsillo 32 es formado a lo largo del lado inferior de la capa 30. Puede ser denominado como un bolsillo inverso formado a partir de la superficie inferior de la capa de metal 30 (como es mostrado en la etapa 2 de la Fig. 2). La bolsa 32 puede ser formada de cualquier manera conocida, que incluye, pero sin limitarse a: fresado, fundición, impresión 3D, recorte por láser, electrodescarga por chorro de agua (EDM). El bolsillo 32 tiene una parte superior 321 que termina una distancia (o espesor) D1 debajo de la superficie superior 301, donde D1 de manera típica es igual (o casi igual a) la profundidad del módulo de IC 7. La profundidad (espesor) D2 del bolsillo 32 entonces es igual a (D-D1) milímetros. D2 por lo general siempre debe estar ajustado a la profundidad D de la capa de metal 30 menos el espesor D1 del módulo de IC usado para formar la tarjeta. El bolsillo 32 puede ser de forma regular o irregular, un sólido rectangular o un cilindro cuya proyección plana en el plano horizontal puede ser un cuadrado, un rectángulo o un círculo. Las dimensiones laterales [longitud (L2) y anchura (W2)] del bolsillo 32 pueden ser, respectivamente, iguales o mayores que las dimensiones laterales [longitud L1 y anchura W1] del módulo de IC como será descrito más adelante. En las realizaciones, es mostrado que L2 y W2 son, respectivamente, mayores que L1 y W1, pero esa no es una condición necesaria.

3- Un conector 34 de cualquier material que no interfiera sustancialmente con la transmisión de RF (por ej., cualquier material no metálico, o incluso un material tal como el tungsteno o un compuesto del mismo) es formado o dimensionado para adaptarse a las dimensiones del bolsillo fresado 32 y es insertado en el bolsillo para llenar la región fresada (de recorte) (como es mostrado en la etapa 3 de la Fig. 2). Como será explicado a continuación, el conector funciona para aislar e insular de manera eléctrica el módulo de IC de la capa de metal y también para asegurar de manera física el módulo de IC. El interior del bolsillo 32 y/o el exterior del conector 34 están revestidos con un adhesivo adecuado (por ej., tal como polietileno acrílico o acrílico modificado, cianoacrilato, elastómero de silicona, epoxi) para que el conector 34 se adhiera firmemente a las paredes del bolsillo durante todo el procesamiento de la capa de metal en la formación de la tarjeta. El conector 34 puede estar fabricado con cualquier material termoplástico tal como PET, PVC u otro polímero o cualquier material tal como resina curable o epoxi o una cerámica o incluso de tungsteno que no impida de manera significativa la transmisión de radiofrecuencia (RF).

4- Como es mostrado en la etapa 4 de la Fig. 2, una capa adhesiva 42 es usada para fijar una capa de ferrita 44 a la superficie posterior 302 de la capa 30. La capa de ferrita 44 es colocada debajo de la capa de metal 30 para actuar como un escudo (reflector) para evitar/reducir que la capa de metal 30 interfiera con la radiación de radiofrecuencia hacia y desde la tarjeta inteligente. La capa de ferrita 44 disminuye el efecto de “cortocircuito” de la capa de metal 30 para permitir la transmisión o recepción a través de la antena 47. Los expertos en la técnica apreciarán que también sería posible formar o disponer el material de ferrita de una manera diferente.

Además, una capa adhesiva 46 es usada para fijar una capa de plástico (por ej., PVC) 48 que contiene y/o sobre la cual está montada una antena de amplificación 47. La capa 48 puede estar fabricada de pVc o poliéster y puede tener entre 0,0254 y 3,81 mm de espesor. Los devanados de la antena de amplificación 47 pueden variar desde menos de 80 micrones hasta más de 120 micrones de diámetro y pueden estar fijados a la capa 48 por medio de soldadura ultrasónica o el calentamiento del alambre antes de colocarlo en contacto con la capa de plástico o por medio de cualquier otro proceso adecuado. Una capa 52 que incluye un panel de firma y una banda magnética puede ser unida a la capa 48 antes o después de la laminación. Las capas 42, 44, 46, 48 (y posiblemente 52) pueden ser formadas como un subconjunto 40 y unirse al lado inferior 302 de la capa de metal 30.

5- El conjunto que comprende las capas 30, 42, 44, 46 y 48 es laminado (como es indicado en la etapa 5 de la Fig. 2) para formar un conjunto de tarjeta 50.

6- Luego es formado un orificio (o abertura) 36 (por ej., por medio de fresado) a través del metal 30 hasta una profundidad D1 desde la superficie superior y, al mismo tiempo, es formado un orificio 362 en el conector 34 (por ej., por medio de la perforación alrededor del centro del conector 34) y a través de las capas subyacentes 42, 44 y 46 hasta la capa 48, como es mostrado en la etapa 6 de la Fig. 2. Las dimensiones laterales del orificio 36 formado en la capa de metal 30 están diseñadas para corresponder a las dimensiones L1 y W1 del módulo de IC 7 para que el módulo de IC pueda ser insertado en el orificio (abertura) 36. Las dimensiones laterales del orificio 362 formado en el conector 34 serán L3 y W3, en el que L3 y W3 son menores que L1 y W1. Fabricados de este modo, los rebordes de conector 341a proporcionarán soporte para el módulo de IC y lo mantendrán a su altura diseñada de D1 debajo de la superficie superior de la tarjeta. El módulo de IC puede ser insertado y fijado de manera ajustada a los lados de la abertura 36 y a la parte superior 341a del conector 34. Es decir, el módulo de IC puede ser insertado con un espacio reducido y adherido en su lugar. El orificio (abertura) más pequeño 362 formado debajo del orificio 36 aloja el extremo trasero (inferior) del módulo 7. El orificio 362 se extiende de manera vertical hacia abajo a través de la capa de ferrita 44 y se hace lo suficientemente ancho para permitir que las señales de RF pasen entre la antena 47 y la antena de chip 7b. Con respecto al funcionamiento de la tarjeta, la antena de amplificación 47 está diseñada para capturar energía de radiofrecuencia generada por un lector de tarjetas asociado (no mostrado) y para comunicarse con el lector de tarjetas. Por diseño, el módulo de antena 7b está lo suficientemente cerca para acoplarse de manera inductiva con la antena 47, para de ese modo proporcionar señales desde la antena 47 al chip 7a, mientras mantiene el chip aislado de manera eléctrica de la antena 47. En funcionamiento, la capa de ferrita 44 protege la capa de metal 30, para hacer posible que la radiación de radiofrecuencia entre y sea emitida desde la tarjeta 10. En funcionamiento, la capa de ferrita 44 protege la capa de metal 30, para permitir que la radiación de radiofrecuencia entre y sea emitida desde la tarjeta 10. La antena de amplificación 47 está diseñada para capturar energía de radiofrecuencia generada por un lector de tarjetas asociado (no mostrado) y para comunicarse con el lector de tarjetas. Por diseño, el módulo de antena 7b está lo suficientemente cerca para acoplarse de manera inductiva con la antena 47, para de ese modo proporcionar señales desde la antena 47 al chip 7a, mientras mantiene el chip aislado de manera eléctrica de la antena 47.

7- Como es mostrado en la etapa 7 de la Fig. 2, un módulo de IC 7 que, como es mostrado en la Fig. 1B, incluye un chip 7a, una antena de chip 7b y un conjunto de contactos 7c está posicionado dentro del orificio 36. El módulo de IC 7 es adherido en su lugar para completar la formación de una tarjeta que representa la invención.

Para apreciar el aspecto de la tarjeta finalmente formada, primero se hace referencia a la Fig. 3A (que es esencialmente una copia de la etapa 6 de la Fig. 2) y a la Fig. 3B. La Fig. 3B es una vista desde arriba de la tarjeta que está siendo formada mostrando las aberturas (36 y 362) formadas en el metal y el conector. Debe ser tenido en cuenta que el orificio 36 en la capa de metal 30 tendrá bordes 361 y el orificio 362 en el conector y las capas subyacentes 42, 44, 46 tendrán bordes 345/367. La porción del conector 34 debajo de la región 341b y el borde exterior 343 del conector serán vistos. Por lo tanto, el borde exterior 343 es mostrado con líneas discontinuas.

La Fig. 3C resultante es una vista desde arriba de una tarjeta 10 que muestra el módulo 7 montado e insertado en la parte superior de la tarjeta. El conector 34 no puede ser visto porque está debajo de la capa de metal. Por lo tanto, la superficie superior de una tarjeta 10 formada de acuerdo con las etapas del proceso mostradas en la Fig. 2 muestra una superficie de metal ininterrumpida completamente lisa (excepto por la almohadilla de contacto del módulo de IC). El conector subyacente está revestido (oculto) por una región de metal superpuesta. De manera significativa, la tarjeta con el aspecto físico hermoso deseado puede funcionar como una tarjeta inalámbrica (sin contacto) o como una tarjeta con contacto.

Las tolerancias dimensionales de los diversos orificios/aberturas y de los componentes deben estar lo suficientemente cerca de manera tal que en una laminación de platina todas las partes estén fusionadas sin espacio de aire ni depresiones en el aspecto exterior de la tarjeta.

Como es mostrado en las Figuras, la capa de metal 30 tiene un recorte 36 formado en su superficie superior. El espesor/profundidad D1 del recorte 36 es fabricado sustancialmente igual a la profundidad del módulo de IC 7. El orificio/abertura 36 es mecanizado a través de la capa de metal 30 dimensionada para recibir el módulo 7, que está asegurado en el mismo, como por medio de unión. El módulo 7 contiene un chip de microprocesador 7a (de manera interna), una antena de chip 7b y una almohadilla de contacto 7c. La almohadilla 7c es una almohadilla de contacto convencional usada en tarjetas inteligentes de tipo con contacto y está posicionada para conectar contactos en un lector de tarjetas cuando la tarjeta inteligente es insertada en el mismo.

Por diseño, el conector 34 es sustancialmente más ancho que el módulo 7. Preferentemente, el conector 34 se extiende al menos 0,04 lateralmente más allá de cualquier lado del módulo 7. Esto evita que el metal en el sustrato 30 interfiera con la comunicación entre la tarjeta y el chip. Sin embargo, el conector no tiene que ser más ancho que el módulo 7 (es decir, sus dimensiones laterales no necesitan ser mayores que las del módulo).

El módulo 7 está posicionado de manera vertical dentro de la capa de metal 30 para proporcionar una almohadilla de contacto 7c a lo largo de la superficie de metal superior para llevar a cabo las funciones de contacto de la interfaz dual. Además, la colocación del módulo 7 en el conector 34 que se hace más grande (si bien no necesariamente) en área que el módulo 7 hace posible disminuir la interferencia.

De manera alternativa, las tarjetas que representan la invención pueden ser formadas como es mostrado en las Figs.

4, 4A, 5A, 5B, 5C y 6. Estas tarjetas se diferencian de las discutidas con anterioridad en que es formado un conector cuyo espesor es igual al espesor de la capa de metal. Es decir, no hay bolsillo empotrado. Como es mostrado en la Fig. 4, una tarjeta formada de acuerdo con este aspecto de la invención puede incluir las siguientes etapas de procesamiento y estructura:

1- Una capa de metal 30 es seleccionada (como es mostrado en la etapa 1 de la Fig.4) que está destinada a servir como la capa superior de una tarjeta 10. La capa de metal 30 tiene una superficie superior (delantera) 301 y una superficie inferior (trasera) 302 y un espesor (D) que puede variar entre menos de 0,254 mm y más de 0,508 mm. La capa de metal 30 puede tener las mismas características y propiedades que la capa de metal 30 mostrada y discutida con anterioridad.

2- Un orificio 420 es formado de profundidad D en la capa de metal 30 (como es mostrado en la etapa 1 de la Fig. 4). Las dimensiones laterales del orificio son L2 y W2 (véanse las Figs. 5A y 5B). El orificio 420 puede ser formado de cualquier manera conocida (por ej., fundición o fresado). El orificio 420 puede ser un cubo sólido regular o irregular, o un cilindro cuya proyección plana en el plano horizontal puede ser un cuadrado, un rectángulo o un círculo o una forma irregular. En la realización que es mostrado en la Fig.4, las dimensiones laterales [longitud (L2) y anchura (W2)] del orificio 420 son respectivamente mayores que las dimensiones laterales [longitud L1 y anchura W1] del módulo de IC como será descrito más adelante. Por lo general, L2 es mayor que L1 (por lo menos 1.016 mm y W2 es mayor que W1 (por lo menos 1.016 mm). Sin embargo, como fue indicado con anterioridad, L2 puede ser fabricado igual a L1 y W2 puede ser fabricado igual a W1. La ventaja de hacer que L2 y W2, respectivamente, sean más grandes que L1 y W1 es proporcionar una mayor separación entre la capa de metal y el módulo de IC y de ese modo mejorar la transmisión y recepción de RF.

3- Un conector 434 de cualquier material tal como el conector 34 que no interfiere con la transmisión de RF es formado o conformado para su adaptación a las dimensiones del orificio 420 para llenar la región de recorte (como es mostrado en la etapa 2 de la Fig. 4). El conector 434 es procesado y funciona para asegurar el módulo de IC. Las paredes interiores del orificio 420 y/o las paredes exteriores del conector 434 están revestidas con un adhesivo adecuado de manera tal que el conector 434 se adhiera firmemente a las paredes del orificio durante todo el procesamiento de la capa de metal en la formación de la tarjeta. El conector 434 puede estar fabricado con cualquier material termoplástico tal como PET, PVC u otro polímero o cualquier material tal como resinas epoxi y cerámica.

4- Como es mostrado en la etapa 3 de la Fig. 4, una capa adhesiva 42 es usada para fijar una capa de ferrita 44 a la superficie posterior 302 de la capa 30. Una capa adhesiva 46 es usada para unir una capa de plástico (por ej., PVC) 48 que contiene y/o sobre la cual está montada una antena de amplificación 47 a la capa de ferrita. Las capas 42, 44, 46 y 48 y la antena de amplificación 47 están formadas de manera similar a los componentes numéricos correspondientes mostrados en la Fig. 2 y cumplen las mismas funciones o funciones similares.

5- El conjunto que comprende las capas 30, 42, 44, 46 y 48 es laminado para formar un conjunto de tarjeta 350 (como es indicado en la etapa 3 de la Fig. 4).

6 - A continuación, un orificio/abertura 436 en forma de T es formado a través del conector 434. El orificio 436 es formado por medio de fresado, taladrado y/o cualquier otro medio adecuado. La porción superior 436a del orificio en forma de T 436 está formada para tener dimensiones laterales y de profundidad para alojar el módulo de IC. Donde las dimensiones del módulo de IC 7 son L1 por W1 por D1, la porción superior 436a será formada para que sea aproximadamente L1 por W1 por D1 para permitir que el módulo de IC sea insertado de manera ajustada dentro del orificio 436a y sea adherido en su lugar. La porción inferior 436b del orificio 436 formado en el conector 434, (por medio de la perforación vertical hacia abajo alrededor del centro del conector 434) se extiende a través de las capas subyacentes 42, 44 y 46 y hasta la capa 48, como es mostrado en la etapa 4 de la Fig. 4. Las dimensiones laterales del orificio 436b formado en el conector 434 se hacen lo suficientemente grandes para permitir que pasen suficientes señales de RF entre la antena de amplificación 47 y el módulo de chip de IC 7 para permitir que la comunicación de RF tenga lugar de forma fiable. Las dimensiones laterales del orificio 436b formado en el conector 434 se indican como L3 y W3, donde L3 y W3 son menores que L1 y W1. Deber ser tenido en cuenta que al hacer que L3 y W3 sean menores que L1 y W1, respectivamente, esto da como resultado la formación de rebordes 438 que proporcionarán soporte para el módulo de IC y lo mantendrán a su altura diseñada de D1 debajo de la superficie superior 301 de la tarjeta. El módulo de IC 7 puede ser insertado y unido (adherido) de manera ajustada a los rebordes 438 y las paredes interiores superiores del conector 434.

7- Como es mostrado en la etapa 5 de la Fig. 4, el módulo de IC 7 que incluye un chip 7a y una antena de chip 7b y un conjunto de contactos 7c es colocado dentro del orificio 436a y es adherido en su lugar.

La Fig. 5A es un diagrama en sección transversal ampliado correspondiente a la etapa 4 de la Fig. 4. La Fig. 5B es una vista desde arriba de una tarjeta que muestra los orificios formados en el metal y el conector. La Fig. 5C es una vista desde arriba de una tarjeta que muestra el módulo 7 montado e insertado en la parte superior de la tarjeta. La tarjeta de metal inteligente 10 puede funcionar como una tarjeta inalámbrica (sin contacto) o como una tarjeta con contacto. Debe ser tenido en cuenta que, como es mostrado en las Figs. 5A, 5B y 5C, la porción del orificio 436a tiene un borde interior 440. El conector tiene un borde exterior 442. Como es evidente por las Figs. 5B y 5C, el módulo de IC 7 reviste las aberturas 436a y 436b. Como resultado, hay un espacio/área 450 entre los bordes 440 y 442 que se extiende alrededor de la periferia exterior del módulo de IC entre el módulo 7 y la capa de metal 30. El espacio/área 450 puede ser objeto de objeciones por motivos estéticos dado que resta valor de la capa de metal continua (a excepción de la almohadilla de contacto del módulo necesaria). Sin embargo, debe ser apreciado que el área espacial 450 puede mejorar la transmisión de RF. La presencia de espacio/área 450 y cualquier depresión o bulto relacionado con el espacio 450 puede ser enmascarada por medio de la adición de una capa de enmascaramiento 470, como es mostrado en la Fig. 6. Esto puede ser aceptable en muchos casos. Sin embargo, en los casos en los que tal solución aún no es aceptable o factible, la solución es volver a fabricar tarjetas de acuerdo con las etapas del proceso que fueron mostradas en la Fig.2.

Por lo tanto, un problema con las tarjetas inteligentes formadas de acuerdo con el proceso mostrado en la Fig. 4 es que puede ser vista una porción de un conector. La porción del conector puede arruinar el aspecto continuo de la tarjeta y/o como un bulto en la superficie o como una depresión. Esto puede ser de este modo, incluso si una capa de enmascaramiento 470 (ocultación) es formada sobre la capa 30.

Como fue enseñado y discutido con referencia a la Fig.2 anterior, el espaciado y cualquier discontinuidad en la superficie de metal (excepto para el módulo de IC) pueden ser evitados por medio de la formación de un bolsillo empotrado 32 en el sustrato 30 y el llenado del hueco con un conector 34 que no es visto desde la parte superior de la tarjeta. Por lo tanto, a diferencia de las tarjetas de metal inteligentes de interfaz dual anteriores y otras, el conector 34 no aparece como un bulto en la superficie ni como una depresión. No es visible cuando la tarjeta es vista desde el exterior. El proceso de la Fig. 2 difiere por lo tanto del proceso de la Fig. 4 donde es formado un orificio pasante 420 en la capa de metal 30 y es formado un conector 434 que llena el orificio 420.

Sin embargo, debe ser tenido en cuenta que en todas las realizaciones mostradas en la presente memoria es usado un conector para separar un módulo de IC de una capa de metal circundante para promover la capacidad de transmisión de RF y el conector también es usado para colocar y asegurar el módulo de IC dentro de la tarjeta. Las aberturas para el conector y su posición dentro de la tarjeta están diseñadas para mantener el exterior de la tarjeta plano y visualmente agradable.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Una tarjeta (10) con una longitud de tarjeta, una anchura de tarjeta y un espesor de tarjeta, comprendiendo la tarjeta:

una capa de metal (30) que tiene una superficie superior (301) y una superficie inferior (302) extendiéndose en paralelo entre sí;

una abertura (402) en dicha capa de metal (a) extendiéndose desde dicha superficie superior a dicha superficie inferior o (b) definida por una primera región de recorte (36) en dicha superficie superior de dicha capa de metal y una segunda región de recorte (32) extendiéndose desde dicha superficie inferior de dicha capa de metal y extendiéndose de manera vertical por debajo de la primera región de recorte y por lo general de una manera simétrica con respecto a la primera región de recorte; y

un módulo de circuito integrado (IC) (7), que tiene una profundidad D1, una longitud L1 y una anchura W1, dispuesto dentro de la abertura o dicha primera región de recorte; teniendo dicho módulo de IC contactos (7c) posicionados a lo largo de la superficie superior de la capa de metal e incluyendo medios de transmisión de RF (7b) para permitir el funcionamiento con contacto y sin contacto de la tarjeta;

un conector (34, 434) formado por material que no impide la RF dispuesto dentro de dicha abertura o dicha segunda región de recorte, teniendo el conector dimensiones laterales de L2 y W2, en la que L2 es igual o mayor que L1 y W2 es igual o mayor que W1;

una capa de ferrita (44) fijada a la superficie inferior (302) de la capa de metal (30);

un orificio vertical (362, 436b) formado en el conector (34, 434) y a través de la capa de ferrita; caracterizada porque:

dicho orificio vertical (362, 436b) tiene dimensiones laterales L3 y W3, dichas dimensiones laterales son menores que las dimensiones laterales correspondientes, L1 y W1, del módulo de IC.

2. La tarjeta de la reivindicación 1, en la que la primera región de recorte (36) tiene una profundidad, una longitud y una anchura sustancialmente iguales a D1, L1 y W1, respectivamente, con el módulo de IC (7) dispuesto de manera ajustada y segura dentro de la primera región de recorte (36), y la segunda región de recorte (32) tiene dimensiones L2 y W2 que son mayores que L1 y W1, respectivamente, extendiéndose de manera vertical hasta una distancia D1 de la superficie superior, con el conector (34) dispuesto de manera ajustada y segura dentro de la segunda región de recorte (32).

3. La tarjeta de la reivindicación 1, en la que dicha capa de metal (30) tiene un espesor D mayor que D1, y la abertura (420) en dicha capa de metal se extiende por todo el espesor de dicha capa de metal en la que está ubicado de manera segura dicho módulo de IC (7) montado en dicho conector (434), extendiéndose dicho módulo de IC y dicho conector entre las superficies superiores (301) e inferiores (302) de la capa de metal.

4. La tarjeta según la reivindicación 3, en la que la abertura (420) en la capa de metal tiene dimensiones laterales de L2 y W2 respectivamente mayores que L1 y W1, el conector (434) está unido a la capa de metal y llena la abertura dentro de la capa de metal, y en la que el conector tiene una primera región de recorte (436a) con dimensiones laterales de L1 y D1 extendiéndose por una profundidad D1 debajo de la superficie superior para alojar el módulo de IC (7) y una segunda región debajo de la primera región que se extiende hasta la superficie inferior de la capa de metal por una profundidad de (D-D1).

5. La tarjeta según la reivindicación 4, que además incluye una capa de enmascaramiento (470) formada sobre la superficie de metal superior y cualquier porción expuesta del conector.

6. La tarjeta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que dicha capa de metal (30) comprende uno de acero inoxidable, hierro, tántalo, aluminio, latón, cobre o cualquiera de sus aleaciones o compuestos, y en la que dicho conector (34, 434) comprende una sustancia no metálica o un metal que no impida la transmisión de RF.

7. La tarjeta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que la capa de metal (30) tiene una longitud y una anchura que se extienden todo a lo largo y a lo ancho de la tarjeta (10).

8. La tarjeta según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que además comprende una antena de amplificación (47) fijada a la capa de ferrita (44) para la mejora de la transmisión de RF con el módulo de IC (7).

9. Un procedimiento de fabricación de una tarjeta de interfaz dual (10) que incluye un módulo de circuito integrado (IC) (7) que tiene contactos (7c) a lo largo de su superficie superior e incluye medios de transmisión de RF (7b) para permitir el funcionamiento con contacto y sin contacto de la tarjeta, y teniendo dicho módulo de IC una profundidad D1, una longitud L1 y una anchura W1, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

seleccionar una capa de metal (30) con una superficie superior (301) y una superficie inferior (302) extendiéndose en paralelo entre sí y una profundidad D que es mayor que D1;

cortar una región del conector (32) en dicha capa de metal comenzando desde dicha superficie inferior de dicha capa de metal a una distancia D-D1 desde la superficie inferior de dicha capa de metal, teniendo dicha región de conector una dimensión lateral de longitud L2 igual o mayor que L1 y de anchura W2 igual o mayor que W1; fijar de manera segura un conector (34) formado por un material que no impida la RF dentro de dicha región de conector, estando dicho conector diseñado para encajar y llenar la región de conector;

cortar una región de módulo (36) en dicha superficie superior de dicha capa de metal superpuesta a dicha región de conector; estando dicha región de recorte de módulo dispuesta simétricamente con respecto a la región del conector; teniendo dicha región de módulo una profundidad D1 y una longitud L1 y una anchura W1; insertar y fijar de manera segura dicho módulo de IC dentro de dicha región de módulo con los contactos del módulo de IC posicionados a lo largo del mismo plano horizontal que la superficie superior de la capa de metal.

10. El procedimiento de la reivindicación 9, que además comprende fijar una capa de ferrita (44) a la superficie inferior de la capa de metal.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, que además comprende formar una abertura (362, 436b) en dicho conector (34, 434) y dicha capa de ferrita (44), teniendo dicha abertura una dimensión lateral de longitud L3 que es menor que L1 y de anchura W3 que es menor que W1.

12. Un procedimiento de fabricación de la tarjeta de la reivindicación 4, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

seleccionar la capa de metal (30);

formar la abertura (420);

fijar de manera segura el conector (434) dentro de dicha abertura;

fijar la capa de ferrita (44) a la superficie inferior de la capa de metal;

formar el orificio vertical (362, 436b) en dicho conector (34, 434) y dicha capa de ferrita (44); e

insertar dicho módulo de IC (7) dentro y fijar de manera segura dicho módulo de IC dentro de dicha primera región de recorte de conector (436a).

13. El procedimiento de la reivindicación 12, que además incluye formar una capa de enmascaramiento (470) formada sobre la superficie de metal superior y cualquier porción expuesta del conector.

14. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que además comprende incluir una capa (48) que incluye una antena de amplificación (47) y fijar dicha capa de antena de amplificación a la capa de ferrita.

15. El procedimiento según la reivindicación 14, además laminando la capa de metal, la capa de ferrita y la capa de antena de amplificación.

16. El procedimiento según las reivindicaciones 14 o 15, que además comprende fijar un panel de firma y una capa de banda magnética (52) a la capa de antena de amplificación.