JP2014527230A - Rfidスマートカードに関する結合の向上 - Google Patents
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Abstract
Description
−デュアルインターフェースDIチップモジュールであり得るRFIDチップないしチップモジュールCMであって、基体ないしモジュールテープMTの下面に配置されている;
−モジュールテープMTの上面において接触インターフェース(ISO7816)を実現する複数(例えば6個)のコンタクトパッド;
−モジュールテープMTの下面に配置されているモジュールアンテナMAであって、典型的には、渦巻(コイル)パターンを有するエッチングされた導電体ないしワイヤから形成される。
−基体MTは、RFIDチップCM、コンタクトパッドCP、モジュールアンテナMA間の相互接続を支持・実行し、一側のみがメタライズ化された片面タイプ、あるいは、両側がメタライズ化された両面タイプである。
−RFIDチップCMは、任意の適切な様式で接続されており、例えば、モジュールテープMTに対するフリップチップ接続(図1Aに図示する)あるいはワイヤボンディング(図示せず)が用いられる。
−本明細書では、「チップモジュール」は、1つあるいは複数のむき出しの半導体ダイス(チップス)を含む。「ハイブリッド」チップモジュールは、接触インターフェースのためのチップと非接触インターフェースのためのチップ等を含むであろう。DIFチップ解法の例としてUS6,378,774(凸版、2002)を参照することができ、1つのチップが接触機能を実行し、他方のチップが非接触機能を実行する2つのチップ解法の例として、US2010/0176205(エスピーエス、2010)を参照することができる。
−フェライト要素(フィルムないし層)が、導電性コンタクトパッドCPにより引き起こされるであろう減衰効果を低減するべく、コンタクトパッドCPとモジュールアンテナMAとの間でアンテナモジュールAMに組み入れられてもよい。
−RFIDチップCM、チップテープMT、コンタクトパッドCP、モジュールアンテナMAが一緒になってアンテナモジュールAMを構成する。
−スマートカードの基体は、カード本体CBと称してもよい(電子パスポートについては、基体はインレイ基体である)。
−ブースターアンテナBA(ないしカードアンテナCA)は、カード本体CBの周辺の回り(周辺のちょうど内側)に配置されたものとして示してあり、典型的には、複数のターンを有する矩形で平面状の渦巻の形として示されている。
−本明細書において、カード本体CBという用語は、ブースターアンテナBAを支持し、アンテナモジュールAMを受け入れる任意の基体を包含するものとして意図される。アンテナモジュールAMを受け入れるための凹部をカード本体CBに設けてもよい。
−スマートカードは、データキャリア、トランスポンダ等と称してもよい。
−モジュールテープ(MT):エポキシベーステープ、厚さ60μm
−チップモジュール(CM):NXP SmartMx ないしインフィニオンSLE66、その他
−アンテナモジュール(AM):15mmx15mm、厚さ300μm
−モジュールアンテナ(MA):50μm銅線からなる複数の巻線であり、ほぼチップモジュールCMの寸法を備える(寸法においてAMを超えない)。モジュールアンテナMAは、チップモジュール(CM)のグロブトップモールドマス(glob-top mold mass)に配置されたフラット巻きコイルである。
−カード本体CB:約54 mm x 86 mm、厚さ300μm、ポリカーボネート(PC)。カード本体及びそのカードアンテナは、チップモジュールCM及びそのモジュールアンテナMAよりもかなり(例えば、20倍)大きい。
○ISO/IEC7810標準のID-1は、カードを、名目上85.60×53.98ミリ(3.370×2.125インチ)として定義する。他の良く用いられるサイズは、通常、25×15ミリ(0.984×0.591インチ)のID-000である(SIMカードに広く用いられている)。両者とも、厚さ0.76ミリ(0.030インチ)である。
−ブースターアンテナBA:112μmの銅線からかなるセルフボンディングワイヤの3〜12回のターンであり、カード本体CBに超音波的に埋設される。あるいは、ブースターアンテナBAは、絶縁された80μm銅線からなり、約46mmx76mm(カードよりも若干小さい)の渦巻パターンで配置され、ターンピッチ300μm、13.56MHzの共振周波数を示す。ブースターアンテナBAの最適化された自己共振周波数は、約13〜17MHzである。
図2Aは、全体として実質的に平面状の形状であって、一般に、インレイ基体ないしカード本体(CB、図示せず)に埋設されたワイヤの矩形の渦巻であるブースターアンテナBAを図示し、ブースターアンテナBAは、以下に述べるように、2つの別個の部分(すなわち、巻線、ないしアンテナ構造、ないし、「極」)を有している。
−ワイヤの数ターン、外側端7、内側端8、を有する外側巻線OW
−ワイヤの数ターン、外側端9、内側端10、を有する内側巻線IW
○図示で区別するために、外側巻線OW(実線)に対して、内側巻線IWはダッシュ線で示し、また、内側巻線IWのターン数は、外側巻線OWのターン数と実質的に同じでもよいことに留意されたい。
−外側巻線OW、内側巻線IWのそれぞれは、約1200mmの全長を有してもよい。内側巻線、外側巻線は実質的に互いに同じ長さを有していてもよい。
−位置9(内側巻線IWの外側端)におけるワイヤの埋設から出発して、位置10(内側巻線IWの内側端)まで埋設を継続し、内側アンテナ巻線IWの数(2、3、4などの)ターンを形成する。
−埋設を停止し(超音波をターンオフして、ソノトロードを上動させる)、次のステップにおいて、内側巻線IWのターンの上方でワイヤを位置7までルート(案内)させ、ワイヤを切断することなく、位置7は、外側巻線OWの外側端となる。
○内側巻線IW上のジャンピングは、別個の接続ブリッジ、すなわち、外側巻線Dの端部10と内側巻線Eの内側端7とを接続するジャンパー("j")を有する必要性を無くす(ここでは、7及び10は位置であり、端部ではない)。
−位置7(外側巻線OWの外側端)で埋設を再開し、継続することで、外側アンテナ巻線OWの数(2、3、4などの)ターンを形成し、必要であれば、既に配置された一体的ジャンパ"j"上をジャンプさせる。
−例えば2つの末端領域11、11´(外側巻線D、内側巻線Eに対応する)を備えたアサ・アブロイにおいて、外側末端領域11の外側端と内側末端領域11´の内側端(カードアンテナCAの端部ないし位置7、10に対応する)は接続されていない。外側末端領域11の内側端と内側末端領域11´の外側端(カードアンテナCAの端部ないし位置8、9に対応する)は、トランスポンダデバイス(アンテナモジュールAM)と誘導結合するための小さな渦巻線を少なくとも形成する中央領域12に接続されている。図2Aに示すように、類似のカップリングコイルは存在せず、結合は、カードアンテナCAの部分の直上に(上に)にアンテナモジュールAMを配置することによって実行され、これについては後に詳述する。
−凸版もまた別個のカップリングコイル(3)を必要とする。
−位置9(内側巻線の外側端)でワイヤ埋め込みを開始し、位置10まで継続して埋め込み、内側巻線(IW)の数(例えば、2、3、4)ターンを形成する。
−埋め込みを停止し(超音波をターンオフし、ソノトロードを持ちあげる)、次のステップで、内側巻線IWのターンの上方でワイヤを位置7までルート(ガイド)し、ワイヤを切断することなく、外側巻線OWの外側端となる。この内側巻線IW上の飛び越えは、外側巻線と内側巻線の端部7、10を接続するための別個のジャンパの必要を無くす。ここで、「7」、「10」は、それぞれ、外側巻線、内側巻線の外側端、内側端に対応する位置を表す。
○位置7と10の間の部分“j”は、接続ブリッジないし一体的ジャンパと称される(もし、2つの巻線OW、IWが互いに一体で無い場合には、別体のジャンパが端部7、10を接続するのに用いられるであろう)。
−内側巻線IW上をジャンプさせた後、位置7で埋め込みを再開し、継続して、外側巻線OWのターンを形成し、必要な場合には、既に配置された接続ブリッジ"j"上をジャンプさせる。
−プロダクト・ショート・データシート、P5CD016/021/041/051及びP5Cx081ファミリ、セキュア・デュアル・インターフェース及接触PKIスマートカード・コントローラ、Rev 3.2、2011年3月、20ページ
−プレリミナリ・ショート・プロダクト・インフォメーション、SLE 66CLX360PE(M)ファミリ、接触ベース及び非接触アプリケーションのための8/16-ビット・セキュリティ・デュアル・インターフェース・コントローラ、インフィニオン、2006年11月、14ページ
−SLE 66 CX126PE、ショート・プロダクト・オーバーヴュー、2010年5月、4ページ
−プログラマブル・ハイセキュリティ・マルチアプリケーション・スマートカード、NXP、のSmartMX、2009年、2ページ
−mifare DESFireデータシート付属書、プレリミナリ・スペシフィケーション、Revision 2.0、2003年4月、7ページ M086820_MF3ICD40_ModuleSpec
NL9100347(1992、ネダップ)は、図1に示すように配置された以下の要素を備えた非接触カードを開示する:(1)集積回路; (2)電子回路; (3)トランス; (4)コア材料; (5)コンデンサ; (6)1次コイル、(7)アンテナコイル。
図3は、外側巻線OW、内側巻線IWを含むブースターアンテナBAを示し、両者は、カード本体CBの周辺に実質的に沿って延びている。内側巻線、外側巻線のそれぞれは、内側端(IE)及び外側端(OE)を有している。外側巻線OW、内側巻線IWに関しては、図3のブースターアンテナBAは、図2AのブースターアンテナBAと実質的に同一である。しかしながら、図3のブースターアンテナにおいて、外側巻線OWの外側端OE(b)は、カプラコイルCCを介して、内側巻線IWの内側端IE(e)に接続されている(この点に関して、b/7とe/10の間の電気的接続を行う点において、カプラコイルCCは、図2Aのジャンパ“j”を置き換えるものであると考えることができる)。外側巻線OWの内側端IE(a)と、内側巻線IWの外側端OE(f)は、自由端として、接続されていない状態にある(図2Aの8、9と対比のこと)。外側巻線OW、カプラコイルCC、内側巻線IEを含むブースターアンテナBA全体は、開回路(open circuit)であり、外側巻線OWがダイポールの一方の極を形成し、内側巻線IWが他方の極を形成した、準ダイポール(quasi-dipole)として称することができ、中央がカプラコイルCCによって提供される。
−外側巻線OW(図1A、Dと対比)は、複数(2、3回等)のターンを有する渦巻きとして形成され、地点"a"における内側端IE、地点"b"における外側端OEを有している。外側巻線OWは、カード本体CBの周縁(周辺)の近くに(実質的に周縁に)ある。外側巻線OWの内側端IE ("a")は自由端である。
−カプラコイルCCは、複数(約10回等)のターンを有する渦巻きとして形成されており、2つの端"c"、"d"を有している。図3A、3B、3C、3Dに示す実施形態に関して記載されるように、端"c"は、外側端OEあるいは内側端IEであり、端"d"は内側端IEあるいは外側端OEである。カプラコイルCCは、カード本体CBの内側にその周辺から離れて配置されており、図3において、一般に数本のダッシュ線で示している。
−内側巻線IEは、複数(2、3回等)のターンを有する渦巻きとして形成され、内側端IE"e"、外側端OE "f"を有している。内側巻線IWは、外側巻船OWの内側で、カード本体CBの周縁の近く(実質的に周縁に)ある。内側巻線IWの外側端OE ("f")は自由端である。図3において、内側巻線は、図解の明瞭さのため、ダッシュ線で示してある。
−外側巻線OWの内側端IEは、接続されていないという点において、自由端である。同様に、内側巻線IWの外側端OEは、自由端で接続されていない状態である。
−ワイヤを、外側巻線OWの内側端IEである地点"a"(図3には図示せず)から開始し、外側巻線OWの外側端OEである地点"b"まで、カード本体の周辺の回り(周辺のちょうど内側)に時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで外方に渦巻状に配置し;
−ワイヤを、地点"b"において、カード本体CBの内部へ向かって、カプラコイルCCの外側端OEである地点"c"まで、必要であれば、外側巻線OWの既に配置されたターン上を横切って、内側に向かって案内し;
−ワイヤを、地点"c"から、カプラコイルCCの内側端IEである地点"d"まで、反時計回り(CCW)方向に数回(2、3回)のターンで内方に渦巻状に配置し、
−地点"d"において、内側巻線IWの内側端IEである地点"e"まで、カード本体の周辺へ外側に向かってワイヤを案内し;
−地点"e"から、内側巻線IWの外側端OEである地点"f"(図3には図示せず)まで、時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで外方に渦巻状に継続して配置する。
結果として得られる外側巻線OW、内側巻線IWは、互いに同じ向き(CW)を有している。
カプラコイルCCは、外側から内側に向かって、その外側端OE(c)からその内側端IE(d)へ内側に向かって、外側巻線OW、内側巻線IWの向き(CW)と反対の向き(CCW)で渦巻状に配置されている。
−ワイヤを、外側巻線OWの内側端IEである地点"a"(図3には図示せず)から開始し、外側巻線OWの外側端OEである地点"b"まで、カード本体の周辺の回り(周辺のちょうど内側)に時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで外方に渦巻状に配置し;
−ワイヤを、地点"b"において、カード本体CBの内部へ向かって、カプラコイルCCの外側端OEである地点"c"まで、必要であれば、外側巻線OWの既に配置されたターン上を横切って、内側に向かって案内し;
−ワイヤを、地点"c"から、カプラコイルCCの内側端IEである地点"d"まで、時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで内方に渦巻状に配置し、
−地点"d"において、内側巻線IWの内側端IEである地点"e"まで、カード本体の周辺へ外側に向かってワイヤを案内し;
−地点"e"から、内側巻線IWの外側端OEである地点"f"(図3には図示せず)まで、時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで外方に渦巻状に継続して配置する。
結果として得られる外側巻線OW、内側巻線IWは、互いに同じ向き(CW)を有している。
カプラコイルCCは、外側から内側に向かって、その外側端OE(c)からその内側端IE(d)へ内側に向かって、外側巻線OW、内側巻線IWの向き(CW)と同じ向き(CW)で渦巻状に配置されている。
−ワイヤを、外側巻線OWの内側端IEである地点"a"(図3には図示せず)から開始し、外側巻線OWの外側端OEである地点"b"まで、カード本体の周辺の回り(周辺のちょうど内側)に時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで外方に渦巻状に配置し;
−ワイヤを、地点"b"において、カード本体CBの内部へ向かって、カプラコイルCCの内側端IEである地点"c"まで、必要であれば、外側巻線OWの既に配置されたターン上を横切って、内側に向かって案内し;
−ワイヤを、地点"c"から、カプラコイルCCの外側端OEである地点"d"まで、時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで内方に渦巻状に配置し、
−地点"d"において、内側巻線IWの内側端IEである地点"e"まで、カード本体の周縁へ外側に向かってワイヤを案内し;
−地点"e"から、内側巻線IWの外側端OEである地点"f"(図3には図示せず)まで、時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで外方に渦巻状に継続して配置する。
結果として得られる外側巻線OW、内側巻線IWは、互いに同じ向き(CW)を有している。
カプラコイルCCは、内側から外側に向かって、その内側端IE(c)からその外側端OE(d)へ内側に向かって、外側巻線OW、内側巻線IWの向き(CW)と同じ向き(CW)で渦巻状に配置されている。
−ワイヤを、外側巻線OWの内側端IEである地点"a"(図3には図示せず)から開始し、外側巻線OWの外側端OEである地点"b"まで、カード本体の周辺の回り(周辺のちょうど内側)に時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで外方に渦巻状に配置し;
−ワイヤを、地点"b"において、カード本体CBの内部へ向かって、カプラコイルCCの内側端IEである地点"c"まで、必要であれば、外側巻線OWの既に配置されたターン上を横切って、内側に向かって案内し;
−ワイヤを、地点"c"から、カプラコイルCCの外側端OEである地点"d"まで、反時計回り(CCW)方向に数回(2、3回)のターンで内方に渦巻状に配置し;
−地点"d"において、内側巻線IWの内側端IEである地点"e"まで、カード本体CBの周辺へ外側に向かってワイヤを案内し;
−地点"e"から、内側巻線IWの外側端OEである地点"f"(図3には図示せず)まで、時計回り(CW)方向に数回(2、3回)のターンで外方に渦巻状に継続して配置する。
結果として得られる外側巻線OW、内側巻線IWは、互いに同じ向き(CW)を有している。
カプラコイルCCは、内側から外側に向かって、その内側端IE(c)からその外側端OE(d)へ内側に向かって、外側巻線OW、内側巻線IWの向き(CW)と反対の向き(CCW)で渦巻状に配置されている。
US5,955,723(シーメンス)において、ブースターアンテナは、大きなコイル/導電ループ3(外側巻線OW、内側巻線IWに匹敵)と、小さな導電ループ4(カプラコイルCCに匹敵)、を備えている。1つのターンのみが図示され、いかなる自由端(図3のBAにおけるOWのIE、IWのOEに匹敵)もなく、大きなループ3、小さなループ4のいずれも、いかなる「向き」を示していない。
−外側巻線OEの内側端IEと内側巻線の外側端OE(IWは自由端である(図3A、3B、3C、3D)。
−カプラコイルCCは、内側端IEから外側端OEに配置される(図3C、3D)。
−カプラコイルCCの向きは、外側巻線OWと内側巻線IWの向きと反対である(図3A、3D)。
−カプラコイルCCのピッチは、外側巻線OWないし内側巻線IWのピッチと同じであるかそれよりも小さい、また、外側巻線OWないし内側巻線IWより多いワイヤのターンを有している。
Claims (15)
- 少なくとも1つの面と、周辺と、を備えた基体(CB)と、
前記基体(CB)の少なくとも1つの面に配置され、前記基体(CB)の周辺に沿って延びるブースターアンテナ(BA)であって、外側端(b)と内側端(a)を有する外側巻線(OW)と、外側端(f)と内側端(e)を有する内側巻線(IW)と、を含むブースターアンテナ(CB)と、
カード本体(CB)に配置されたカプラコイル(CC)であって、2つの端部(c、d)を備え、一方の端部が外側巻線(OW)に連結され、他方の端部が内側巻線(IW)に接続されているカプラコイル(CC)と、
を備えたデータキャリアであって、
前記カプラコイル(CC)の一端(c)は、前記外側巻線(OW)の外側端(b)と接続されており、
前記カプラコイル(CC)の他端(d)は、前記内側巻線(IW)の内側端(e)と接続されており、
前記外側巻線(OW)の内側端(a)及び前記内側巻線(IW)の外側端(f)は非接続状態にある、
データキャリア。 - 前記外側巻線(OW)と前記内側巻線(IW)は、前記カプラコイル(CC)を介して、互いに逆相で接続されている、
請求項1に記載のデータキャリア。 - 外側巻線(OW)、内側巻線(IW)、ないし、カプラコイル(CC)の各々の向きは、時計回り(CW)あるいは反時計回り(CCW)から選択された反対の第1の向き及び第2の向きの1つであり、
前記外側巻線(OW)及び前記内側巻線(IW)の少なくとも1つは、前記2つの反対の向きのうちの第1の向きを示し、
前記カプラコイル(CC)は前記2つの反対の向きのうちの第2の向きを示す、
請求項1に記載のデータキャリア。 - 前記カプラコイル(CC)の一方の端部(c)は、当該カプラコイルの外側端(OE)である、請求項1に記載のデータキャリア。
- 前記カプラコイル(CC)の他方の端部(c)は、当該カプラコイルの外側端(OE)である、請求項1に記載のデータキャリア。
- 前記外側巻線(OW)は複数のターンを有し、
前記内側巻線(IW)は複数のターンを有し、
前記カプラコイル(CC)は、前記外側巻線(OW)及び前記内側巻線(IW)の少なくとも1つよりも多い数のターンを有している、
請求項1に記載のデータキャリア。 - 前記外側巻線(OW)は第1のピッチを有し、
前記内側巻線(IW)は第2のピッチを有し、
前記カプラコイル(CC)は、前記第1のピッチ及び前記第2のピッチの少なくとも1つよりも大きくない第3のピッチを有している、
請求項1に記載のデータキャリア。 - さらに、アンテナモジュール(AM)を備え、
前記アンテナモジュール(AM)は、前記カード本体(CB)上に配置した、少なくとも1つのチップないしチップモジュール(CM)と、モジュールアンテナ(MA)と、を備え、前記モジュールアンテナ(MA)が前記カプラコイル(CC)と誘導的に結合するようになっている、
請求項1に記載のデータキャリア。 - 前記モジュールアンテナ(MA)は、前記カプラコイル(CC)内に配置されている、請求項8に記載のデータキャリア。
- 前記アンテナモジュール(AM)は、前記カード本体(CB)の凹部に配置されており、前記モジュールアンテナ(MA)は前記カプラコイル(CC)と実質的に同一面となっている、請求項8に記載のデータキャリア。
- 外部リーダとデータキャリアの間のRF結合を向上させる方法であって、
前記データキャリアは、基体(CB)と、前記基体(CB)の周辺に沿って配置された外側巻線(OW)と内側巻線(IW)を有する基体(CB)上のブースターアンテナ(BA)と、前記外側巻線(OW)と前記内側巻線(IW)の端部に接続されたカプラコイル(CC)と、RFIDチップ(CM)とモジュールアンテナ(MA)を有する前記基体(CB)上のアンテナモジュール(AM)と、を備え、
前記ブースアーアンテナ(BA)を、前記外側巻線(OW)と前記内側巻線(IW)が互いに逆相で接続された準ダイポールアンテナとして構成することを特徴とする、方法。 - 前記外側巻線(OW)は、外側端(b)と内側端(a)を有し、
前記内側巻線(IW)は、外側端(f)と内側端(e)を有し、
前記内側巻線(IW)の内側端(e)は、前記カプラコイル(CC)を介して、前記外側巻線(OW)の外側端(b)と接続されており、
前記外側巻線(OW)の内側端(a)、前記内側巻線(IW)の外側端(f)は、接続されていない、
請求項11に記載の方法。 - 前記外側巻線(OW)、前記内側巻線(IW)、前記カプラコイル(CC)は渦巻として形成されており、各々は、時計回り(CW)及び反時計回り(CCW)として定義された2つの反対の向きの1つを示し、
前記外側巻線(OW)は、前記2つの向きのうちの第1の向きを示し、
前記内側巻線(IW)は、前記2つの向きのうちの第1の向きを示し、
前記カプラコイル(CC)は、前記2つの向きのうちの、前記第1の向きと反対の第2の向きを示す、
請求項11に記載の方法。 - 前記外側巻線(OW)は、ピッチを有し、
前記内側巻線(IW)は、前記外側巻線のピッチと実質的に同じピッチを有し、
前記カプラコイル(CC)は、前記外側巻線(OW)及び前記内側巻線(IW)のピッチよりも大きくないピッチを有している、
請求項11に記載の方法。 - 前記外側巻線(OW)は複数のターンを有し、
前記内側巻線(IW)は、前記外側巻線(OW)のターン数と実質的に同じ複数のターンを有し、
前記カプラコイル(CC)は、前記外側巻線(OW)及び前記内側巻線(IW)のターン数よりも多い数のターンを有している、
請求項11に記載の方法。
Applications Claiming Priority (9)
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