JP2015513712A - Metallized smart card shielding cancellation and increased coupling - Google Patents

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Abstract

カード本体(CB)中の、カプラ・コイル(CC)をもつブースタ・アンテナ(BA)と、アンテナ・モジュール(AM)のための窓開口(220、320)を有するメタライズド・フェース・プレート(202、302)とを有するデュアル・インタフェース・スマート・カード。性能は、アンテナ・モジュールよりも実質的に大きい窓開口を製作すること、フェース・プレートを通る穿孔を設けること、フェース・プレートとブースタ・アンテナとの間にフェライト材料を配設することのうちの1つまたは複数によって改善されうる。追加として、アンテナ・モジュール(AM)の接触パッド(CP)を変形させること、ブースタ・アンテナ(BA)の下に補償ループ(CL)を配設すること、カプラ・コイルに対してアンテナ・モジュールをオフセットすること、ブースタ・アンテナを疑似ダイポールとして配置すること、容量性スタブをモジュール・アンテナ(MA)に設けること、およびアンテナ・モジュールにおいて、モジュール・アンテナと接触パッドとの間にフェライト要素(FE)を配設することのうちの1つまたは複数によって改善されうる。A booster antenna (BA) with a coupler coil (CC) in a card body (CB) and a metallized face plate (202, 320) having window openings (220, 320) for an antenna module (AM). 302). The performance consists of making a window opening substantially larger than the antenna module, providing perforations through the face plate, and placing ferrite material between the face plate and the booster antenna. It can be improved by one or more. In addition, the contact pad (CP) of the antenna module (AM) is deformed, the compensation loop (CL) is arranged under the booster antenna (BA), and the antenna module is connected to the coupler coil. Offsetting, placing the booster antenna as a pseudo-dipole, providing a capacitive stub on the module antenna (MA), and in the antenna module, a ferrite element (FE) between the module antenna and the contact pad Can be improved by one or more of the following.

Description

本発明は(ある側面では)、接触モード(ISO7816−2)でも動作することができるデュアル・インタフェース(DIまたはDIF)・カードを含む、RFID(無線周波数識別)チップまたはチップ・モジュール(CM)を有し、非接触モード(ISO14443)で動作する電子パスポート、電子IDカード、およびスマート・カード(データ記憶媒体)などの「セキュリティ保護文書(secure document)」に関し、より詳細には、RFIDチップ(CM)に接続されたモジュール・アンテナ(MA)と、モジュール・アンテナ(MA)と誘導結合するスマート・カードのカード本体(CB)のブースタ・アンテナ(BA)との間などのスマート・カード内の構成要素間の結合を改善すること、および外部RFID読取り装置と相互作用するRFIDチップ(CM)の結果として生ずる改善に関する。   The present invention (in one aspect) includes an RFID (Radio Frequency Identification) chip or chip module (CM) that includes a dual interface (DI or DIF) card that can also operate in contact mode (ISO 7816-2). And more particularly to “secure documents” such as electronic passports, electronic ID cards, and smart cards (data storage media) that operate in contactless mode (ISO 14443), and more particularly RFID chips (CM Between the module antenna (MA) connected to the module antenna and the booster antenna (BA) of the card body (CB) of the smart card inductively coupled to the module antenna (MA). Improving coupling between elements, and external RFI On improvement resulting from the RFID chip (CM) which interacts with the reader.

本発明は(ある側面では)、読取り装置によって発生された電磁界を遮蔽する導電性金属またはメタライズ層を有する受動RFIDスマート・カードに関する。特に、リアクティブ結合の原理で動作するデュアル・インタフェース・カードに関する。   The present invention (in one aspect) relates to a passive RFID smart card having a conductive metal or metallization layer that shields electromagnetic fields generated by a reader. In particular, it relates to a dual interface card that operates on the principle of reactive coupling.

本説明のために、RFIDトランスポンダは、一般に、基板と、基板上または基板内に配置されたRFIDチップ(またはチップ・モジュール)と、基板上または基板内に配置されたアンテナとを含む。トランスポンダは、電子パスポート、スマート・カード、または国民IDカードなどのセキュリティ保護文書の基盤を形成することができる。   For purposes of this description, an RFID transponder typically includes a substrate, an RFID chip (or chip module) disposed on or in the substrate, and an antenna disposed on or in the substrate. The transponder can form the basis of a secure document such as an electronic passport, smart card, or national ID card.

チップ・モジュールは、単に、非接触モード(ISO14443など)で動作することができ、またはさらに接触モード(ISO7816−2など)および非接触モードで動作することができるデュアル・インタフェース(DIF)・モジュールとすることができる。チップ・モジュールは、それが通信する外部RFID読取り装置デバイスによって供給されるRF信号からエネルギーを取り入れることができる。   The chip module can simply operate in a contactless mode (such as ISO 14443), or even a dual interface (DIF) module that can operate in a contact mode (such as ISO 7816-2) and contactless mode. can do. A chip module can take energy from an RF signal supplied by an external RFID reader device with which it communicates.

「インレイ基板」(電子パスポートのための)または「カード本体」(スマート・カードのための)と呼ばれることがある基板は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリカーボネート(PC)、ポリエチレン(PE)、PET(ドープPE)、PET−G(PEの誘導体)、Teslin(商標)、紙、または綿/ノイルなどのような材料の1つまたは複数の層を含むことができる。「インレイ基板」が本明細書で参照される場合、特に明確に指示しない限り、それは「カード本体」を含むと解釈されるべきであり、逆も同様である。   Substrates sometimes referred to as “inlay substrates” (for electronic passports) or “card bodies” (for smart cards) are polyvinyl chloride (PVC), polycarbonate (PC), polyethylene (PE), PET It may include one or more layers of materials such as (dope PE), PET-G (a derivative of PE), Teslin ™, paper, or cotton / noyl. Where “inlay substrate” is referred to herein, it should be construed to include “card body” and vice versa, unless specifically indicated otherwise.

チップ・モジュールは、リードフレーム・タイプ・チップ・モジュールまたはエポキシ・ガラス・タイプ・チップ・モジュールとすることができる。エポキシ・ガラス・モジュールは、一方の側(接触側)に、またはアンテナとの相互接続を容易にするためのスルーホール・メッキにより両方の側にメタライズされうる。「チップ・モジュール」が本明細書で参照される場合、特に明確に指示しない限り、それは「チップ」を含むと解釈されるべきであり、逆も同様である。   The chip module can be a leadframe type chip module or an epoxy glass type chip module. Epoxy glass modules can be metallized on one side (contact side) or on both sides by through-hole plating to facilitate interconnection with the antenna. Where “chip module” is referred to herein, it should be construed as including “chip” and vice versa, unless specifically indicated otherwise.

アンテナは自己接合(または自己接着)ワイヤとすることができる。アンテナ・ワイヤを基板に装着する従来の方法は、振動し、ワイヤを細管から供給し、それを基板の表面内に埋め込むかまたはそれを基板の表面上に貼りつけるソノトロード(超音波)ツールを使用する方法である。アンテナの典型的なパターンは、一般に、いくつかの巻回を有する平坦(平面)コイル(螺旋)の形態での長方形である。アンテナ・ワイヤの2つの端部は、熱圧着(TC)接合などによって、チップ・モジュールの端子(または端子区域、または接触パッド)に接続することができる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第6,698,089号および米国特許第6,233,818号を参照されたい。   The antenna can be a self-bonding (or self-adhesive) wire. Traditional methods of attaching antenna wires to a substrate use a sonotrode tool that vibrates and feeds the wire from a capillary tube and embeds it within the surface of the substrate or affixes it onto the surface of the substrate It is a method to do. A typical pattern for an antenna is generally a rectangle in the form of a flat (planar) coil (spiral) with several turns. The two ends of the antenna wire can be connected to the terminal (or terminal area or contact pad) of the chip module, such as by thermocompression bonding (TC) bonding. See, eg, US Pat. No. 6,698,089 and US Pat. No. 6,233,818, which are incorporated herein by reference.

アンテナをチップ・モジュール(アンテナ・モジュール)に組み込む構成に関する問題は、セキュリティ保護文書のインレイ基板またはカード本体の周辺のまわりに数回(4または5回など)の巻回のワイヤを埋め込むことによって形成することができ、その場合、全体のアンテナ面積がほぼ80mm×50mm(ほぼ20倍大きい)となりうるより大きい従来のアンテナとは対照的に、全体のアンテナ面積が全く小さい(約15mm×15mmなど)ことである。アンテナがチップ・モジュールに組み込まれる場合、結果として生じる実体物は「アンテナ・モジュール」と呼ばれることがある。   The problem with the configuration of incorporating an antenna into a chip module (antenna module) is formed by embedding a wire of several turns (such as 4 or 5 turns) around the periphery of the inlay substrate or card body of a security document In that case, the total antenna area is quite small (such as about 15 mm × 15 mm), in contrast to larger conventional antennas where the total antenna area can be approximately 80 mm × 50 mm (approximately 20 times larger). That is. When the antenna is incorporated into a chip module, the resulting entity may be referred to as an “antenna module”.

いくつかの先行技術
米国特許第8,261,997号(NXP)は、RFIDトランスポンダ・チップを受け取るためのキャリア・アセンブリが、消費者デバイスに取り付けられる取付け側と、RFIDトランスポンダ・チップの動作使用中にRF信号を受け取る動作側とを有することを開示している。
− 取付け側に導電性遮蔽層が設けられる。この層の効果は、この層が、トランスポンダを設けることになる表面の材料からトランスポンダを効果的に遮蔽することである。遮蔽層は共振周波数への多少の離調効果を有するが、この離調効果がアンテナ設計に考慮された後、RFIDトランスポンダが設けられる表面に起因するさらなる離調効果はほとんどない、すなわち、本発明のキャリア・アセンブリを含むRFIDトランスポンダは、事実上いかなる表面にも好適である。
− 磁性層はフェライト・フォイルまたはフェライト・プレートを含む。
− 導電性遮蔽層は、銅、アルミニウム、銀、金、白金、導体ペースト、および銀インクを含む群から選択された材料を含む。
Some Prior Art US Pat. No. 8,261,997 (NXP) discloses that a carrier assembly for receiving an RFID transponder chip is attached to a consumer device, and the RFID transponder chip is in operational use And an operating side for receiving an RF signal.
-A conductive shielding layer is provided on the mounting side. The effect of this layer is that it effectively shields the transponder from the surface material that will be provided with the transponder. The shielding layer has some detuning effect on the resonant frequency, but after this detuning effect is considered in the antenna design, there is little further detuning effect due to the surface on which the RFID transponder is provided, i.e. the present invention An RFID transponder including a carrier assembly is suitable for virtually any surface.
The magnetic layer comprises a ferrite foil or a ferrite plate;
The conductive shielding layer comprises a material selected from the group comprising copper, aluminum, silver, gold, platinum, conductor paste, and silver ink.

欧州特許出願公開第1854222A2号(NXP)は、移動体通信デバイス(1、10)が、通信デバイス(1、10)の内部および/または外部の第1の区域(A)と第2の区域(B、B1、B2)との間に電磁遮蔽または減衰を与える遮蔽構成要素を含むことを開示している。前記第1の区域(A)には、アンテナ(4)および少なくとも1つのフェライト(6)が配置され、フェライト(6)は、前記アンテナ(4)と相互作用し、前記第1の区域(A)と前記第2の区域(B、B1、B2)との間に磁束を誘導するために設けられる。   EP 1854222 A2 (NXP) is a mobile communication device (1, 10) in which a first area (A) and a second area (inside and / or outside the communication device (1, 10)) ( B, B1, B2) include a shielding component that provides electromagnetic shielding or attenuation. In the first area (A), an antenna (4) and at least one ferrite (6) are arranged, the ferrite (6) interacts with the antenna (4) and the first area (A) ) And the second zone (B, B1, B2).

米国特許出願公開第20120055013号(Finn、2012:「S32」)は、接続区域、接触パッド、アンテナ、コイル、キャパシタ用プレートなどのような微細構造体を、ナノ粒子、ナノワイヤ、およびナノチューブなどのナノ構造体を使用して形成することができることを開示している。レーザを使用して、微細構造体形成のプロセスを支援することができ、レーザを使用して、微細構造体を受け取るための凹部またはチャネルなどの他の機構を基板に形成することもできる。スマート・モバイルフォン・ステッカー(MPS)が、フェライト粒子を有するコア層を含む自己粘着性遮蔽要素を用いて携帯電話に装着される。   US Patent Application Publication No. 20120055013 (Finn, 2012: “S32”) describes microstructures such as connection areas, contact pads, antennas, coils, capacitor plates, etc., nanostructures such as nanoparticles, nanowires, and nanotubes. It is disclosed that it can be formed using a structure. A laser can be used to assist the process of microstructure formation, and the laser can also be used to form other features in the substrate, such as recesses or channels for receiving the microstructure. A smart mobile phone sticker (MPS) is attached to a mobile phone using a self-adhesive shielding element that includes a core layer with ferrite particles.

欧州特許出願公開第02063489A1号(Tyco)は、アンテナ要素、およびそれを製造する方法を開示している。RFID(無線周波数識別)システムを構成するタグで使用されるより容易に製造されるアンテナ・デバイスが提供される。アンテナ・デバイス(10)は、(A)磁性材料および高分子材料を含む磁気組成物から形成された層状磁気要素と、(B)層状磁気要素の表面の一方に設けられたアンテナ配線とを有する。   European Patent Application Publication No. 02063489A1 (Tyco) discloses an antenna element and a method for manufacturing it. An antenna device is provided that is more easily manufactured for use with the tags that make up an RFID (Radio Frequency Identification) system. The antenna device (10) has (A) a layered magnetic element formed from a magnetic composition containing a magnetic material and a polymer material, and (B) an antenna wiring provided on one of the surfaces of the layered magnetic element. .

フォイル複合カード
米国特許公開第2009/0169776号(2009、Herslow)は、カードの中心、すなわちコア層に、またはその中に形成されたホログラムまたは回折格子を含むセキュリティ層を含む複合カードを開示している。ホログラムは、コア層の指定区域に回折パターンをエンボス加工し、エンボス加工された層に金属の薄層を堆積させることによって形成することができる。追加の層は、コア層の上部表面および底部表面に選択的におよび対称に取り付けることができる。レーザを使用して、カードを形成する選択された段階で、エンボス加工層上に形成された金属の選択した部分を取り除き、選択したパターンまたは情報をホログラフィック領域に付与することができる。カードは、加工されるカードが材料の大きいシートに、およびその一部に取り付けられている場合に、「レーザ加工」することができ、それによって、シート上のすべてのカードの「レーザ加工」を同時に比較的低コストで行うことができる。代替として、シートがカードに打ち抜かれた後、各カードを個別に「レーザ加工」して、所望の英数字情報、バーコード情報、またはグラフィック画像を生成することができる。
Foil Composite Card US Patent Publication No. 2009/016976 (2009, Herslow) discloses a composite card that includes a security layer that includes a hologram or diffraction grating formed in or in the center of the card, ie, the core layer. Yes. The hologram can be formed by embossing a diffraction pattern in a designated area of the core layer and depositing a thin layer of metal on the embossed layer. Additional layers can be selectively and symmetrically attached to the top and bottom surfaces of the core layer. A laser can be used to remove selected portions of the metal formed on the embossed layer at selected stages of forming the card and impart a selected pattern or information to the holographic region. Cards can be “lasered” when the card being processed is attached to a large sheet of material and part of it, thereby “lasing” all the cards on the sheet. At the same time, it can be performed at a relatively low cost. Alternatively, after the sheet is punched into cards, each card can be individually “lased” to produce the desired alphanumeric information, barcode information, or graphic image.

金属カード
米国特許公開第2011/0189620号(2011、Herslow)は、選択した領域が軟化して延性になるが、金属層の残部は堅いままであるように選択した金属領域をアニールすることによって、金属カードを形成するのに使用される、金属層の選択した領域を処置するための方法および装置を開示している。軟化され延性にされた選択した金属領域は、減じた電力で、およびエンボス装置への減じた損耗および裂傷でエンボス加工することができる。代替として、アニールされた金属層を追加の加工ステップにかけて、アセンブリを形成し、次に、アセンブリをエンボス加工することができる。この方法は、金属層を保持するための固定具の使用を含むことができ、固定具は窓領域を有し、窓領域は、窓領域内の金属層の領域を軟化させるために熱を与えることを可能する。固定具は、窓領域の外側の金属層の部分を冷却するため、および窓領域の外側の金属層の温度が所定の限界より上に上昇しないようにするための装置を含む。
Metal Card US Patent Application Publication No. 2011/0189620 (2011, Herslow) anneals a selected metal region so that the selected region softens and becomes ductile while the remainder of the metal layer remains stiff. A method and apparatus for treating selected areas of a metal layer used to form a metal card is disclosed. Selected metal regions that have been softened and made ductile can be embossed with reduced power and with reduced wear and tear on the embossing device. Alternatively, the annealed metal layer can be subjected to additional processing steps to form an assembly and then the assembly can be embossed. The method can include the use of a fixture to hold the metal layer, the fixture having a window region, the window region providing heat to soften the region of the metal layer within the window region. Make it possible. The fixture includes a device for cooling the portion of the metal layer outside the window area and for preventing the temperature of the metal layer outside the window area from rising above a predetermined limit.

フェライト
米国特許第8,158,018号(2012、TDK)は、本発明のフェライト焼結体が、それぞれ酸化物に換算したとき、52から54モル%のFe2O3、35から42モル%のMnO、および6から11モル%のZnOからなる主成分と、所定量のCo、Ti、Si、およびCaを含む添加物とを含み、励磁磁束密度200mTおよび周波数100kHzの磁界中において、電力損失が極小値である温度(ボトム温度)が120℃よりも高く、かつボトム温度における電力損失が350kW/m3以下であることを開示している。
Ferrite U.S. Pat. No. 8,158,018 (2012, TDK) shows that when the ferrite sintered body of the present invention is converted into an oxide, 52 to 54 mol% Fe2O3, 35 to 42 mol% MnO, And a main component composed of 6 to 11 mol% ZnO and an additive containing a predetermined amount of Co, Ti, Si, and Ca, and the power loss is a minimum value in a magnetic field having an excitation magnetic flux density of 200 mT and a frequency of 100 kHz. The temperature (bottom temperature) is higher than 120 ° C., and the power loss at the bottom temperature is 350 kW / m 3 or less.

米国特許第7,948,057号(2011、TDK)は、フェライト基板、巻線埋込みフェライト樹脂層、およびIC埋込みフェライト樹脂層がラミネートされ、フェライト基板がその表面からフェライト樹脂層中に突出するフェライトの第1の突起部を有し、フェライト樹脂層内部の巻線が第1の突起部を周回して配置され、ICが樹脂層の第1の突起部と重なる。この構成によれば、高集積化が達成され、熱膨張の結果として高さがほとんど変動しないフェライトの第1の突起部と、厚さが第1の突起部で薄化され、熱膨張の結果としてほとんど変化しないフェライト樹脂層とが重なる部位にICが配置され、熱膨張の結果としての巻線とICとの間の間隙の変動が最小にされ、電気特性のより大きい安定性が達成されることを開示している。   US Pat. No. 7,948,057 (2011, TDK) discloses a ferrite substrate, a winding-embedded ferrite resin layer, and an IC-embedded ferrite resin layer laminated, and the ferrite substrate protrudes from the surface into the ferrite resin layer. The winding inside the ferrite resin layer is arranged around the first protrusion, and the IC overlaps with the first protrusion of the resin layer. According to this configuration, high integration is achieved, and the first protrusion of ferrite that hardly varies in height as a result of thermal expansion and the thickness of the first protrusion are thinned, and as a result of thermal expansion. As a result, the IC is disposed in a region where the ferrite resin layer that hardly changes is overlapped, and the fluctuation of the gap between the winding and the IC as a result of thermal expansion is minimized, thereby achieving greater stability of the electrical characteristics. It is disclosed.

米国特許第6,817,085号(2004、TDK)は、フェライト層および導体層を、それらのラミネートされた面が要素取付け面に垂直になるようにラミネートすることによって構成された要素本体を含む多層フェライト・チップ・インダクタ・アレイを製造する方法を開示している。この方法は、要素本体内に複数のコイル形状内部導体を備えつけることをさらに含み、コイル形状内部導体の巻き方向が要素取付け表面と平行であり、スルーホールをもつフェライト・シートが形成され、複数のコイル形状内部導体および導体パターンが導電性材料によりフェライト・シートに印刷される。   US Pat. No. 6,817,085 (2004, TDK) includes an element body constructed by laminating ferrite layers and conductor layers such that their laminated surfaces are perpendicular to the element mounting surface. A method of manufacturing a multilayer ferrite chip inductor array is disclosed. The method further includes providing a plurality of coil-shaped inner conductors in the element body, wherein the winding direction of the coil-shaped inner conductor is parallel to the element mounting surface, and a ferrite sheet having a through hole is formed, The coil-shaped inner conductor and the conductor pattern are printed on the ferrite sheet with a conductive material.

米国特許第6,329,958号(2001、TDK)は、アンテナ構造体が、導電性表面上に電流制限構造体を配置することによって形成できることを開示している。電流制限構造体は、フェライト材料から形成することができ、ベルト、タイル、またはパターン化堆積層を含む形態とすることができる。導電性表面は車両または構造体と関連づけることができる。電流制限構造体は、電圧が表面の一部の間に印加されるとき、導電性表面の上または下で電流が取る経路を変える。   US Pat. No. 6,329,958 (2001, TDK) discloses that an antenna structure can be formed by placing a current limiting structure on a conductive surface. The current limiting structure can be formed from a ferrite material and can be configured to include a belt, tile, or patterned deposition layer. The conductive surface can be associated with a vehicle or structure. The current limiting structure changes the path taken by the current above or below the conductive surface when voltage is applied between portions of the surface.

米国特許第6,698,089号US Pat. No. 6,698,089 米国特許第6,233,818号US Pat. No. 6,233,818 米国特許第8,261,997号U.S. Pat. No. 8,261,997 欧州特許出願公開第1854222A2号European Patent Application Publication No. 1854222A2 米国特許出願公開第20120055013号US Patent Application Publication No. 20120055013 欧州特許出願公開第02063489A1号European Patent Application Publication No. 02063489A1 米国特許公開第2009/0169776号US Patent Publication No. 2009/016977 米国特許公開第2011/0189620号US Patent Publication No. 2011/0189620 米国特許第8,158,018号U.S. Pat. No. 8,158,018 米国特許第7,948,057号US Pat. No. 7,948,057 米国特許第6,817,085号US Pat. No. 6,817,085 米国特許第6,329,958号US Pat. No. 6,329,958 米国特許第6,295,720号US Pat. No. 6,295,720 米国特許第7,980,477号US Pat. No. 7,980,477 米国特許出願公開第2012/0074233号US Patent Application Publication No. 2012/0074233 米国特許出願第13/600,140号US Patent Application No. 13 / 600,140 米国特許出願第13/730,811号U.S. Patent Application No. 13 / 730,811 米国特許出願公開第20120038445号US Patent Application Publication No. 20120038445 米国特許出願第61/697、825号US Patent Application No. 61 / 697,825 米国特許出願第61/737、746号US Patent Application No. 61 / 737,746 米国特許出願第61/693、262号US Patent Application No. 61 / 693,262 米国特許出願第61/589、434号US Patent Application No. 61 / 589,434 米国特許出願第61/619、951号US Patent Application No. 61 / 619,951 米国特許出願公開第2010/0176205号US Patent Application Publication No. 2010/0176205 米国特許第8,100,337号U.S. Pat. No. 8,100,337 米国特許第6,778,384号US Pat. No. 6,778,384 米国特許出願第13/205,600号US Patent Application No. 13 / 205,600 米国特許出願第13/310,718号U.S. Patent Application No. 13 / 310,718

本発明の目的は、RFID読取り装置と、金属またはメタライズ層を有するスマート・カードのチップ・モジュールとの間の結合を改善することである。一般に、スマート・カードと外部RFID(電磁気)読取り装置との間の結合を改善する目的で、電磁結合の間の金属またはメタライズド・カード本体基板による遮蔽の効果を相殺するために、様々な変更および/または追加をそのようなスマート・カードの構造体に加えることができる。デュアル・インタフェース(DI)・スマート・カードは、外部接触(電気)読取り装置とインタフェースするために金属層の開口を通って延びる接触パッド(CP)を有する。   The object of the present invention is to improve the coupling between RFID readers and smart card chip modules with metal or metallization layers. In general, with the aim of improving the coupling between the smart card and the external RFID (electromagnetic) reader, various changes and in order to offset the shielding effect by the metal or metallized card body substrate during the electromagnetic coupling Additions can be added to the structure of such smart cards. Dual interface (DI) smart cards have contact pads (CP) that extend through openings in the metal layer to interface with external contact (electrical) readers.

一般に、デュアル・インタフェース・スマート・カードは、そのカード本体(CB)中の、カプラ・コイル(CC)をもつブースタ・アンテナ(BA)と、モジュール・アンテナ(MA)を有するアンテナ・モジュール(AM)のための窓開口(220、320)を有するメタライズド・フェース・プレート(202、302)とを含む。メタライズド・フェース・プレートによって引き起こされる減衰は、
アンテナ・モジュール(AM)よりも実質的に大きい窓開口を製作すること、
フェース・プレート通る穿孔を設けること、
フェース・プレートとブースタ・アンテナとの間にフェライト材料を配設すること、
アンテナ・モジュール(AM)上の接触パッド(CP)を変形させること、
ブースタ・アンテナ(BA)の下に補償ループ(CL)を配設すること、
カプラ・コイル(CC)に対してアンテナ・モジュール(AM)をオフセットすること、
ブースタ・アンテナを疑似ダイポールとして配置すること、
容量性スタブを有するモジュール・アンテナ(MA)を設けること、および
アンテナ・モジュール(AM)において、モジュール・アンテナ(MA)と接触パッド(CP)との間にフェライト要素(FE)を配設すること
のうちの1つまたは複数によって減少させることができる(全体の性能が改善されうる)。
In general, a dual interface smart card includes a booster antenna (BA) having a coupler coil (CC) and an antenna module (AM) having a module antenna (MA) in the card body (CB). And metallized face plates (202, 302) having window openings (220, 320). The attenuation caused by the metallized face plate is
Making a window opening substantially larger than the antenna module (AM);
Providing perforations through the face plate,
Arranging ferrite material between the face plate and booster antenna,
Deforming the contact pad (CP) on the antenna module (AM);
Disposing a compensation loop (CL) under the booster antenna (BA);
Offsetting the antenna module (AM) relative to the coupler coil (CC);
Placing the booster antenna as a pseudo-dipole,
Providing a module antenna (MA) having a capacitive stub, and disposing a ferrite element (FE) between the module antenna (MA) and the contact pad (CP) in the antenna module (AM). Can be reduced by one or more of these (overall performance can be improved).

本発明の一実施形態によれば、アンテナ・モジュールを受け入れるための窓開口をもつメタライズド・フェース・プレートと、カプラ・コイルを含むブースタ・アンテナをもつカード本体とを有するスマート・カードは(ここで、窓開口は、アンテナ・モジュールのサイズにほぼ等しいベースライン・サイズを有する)、窓開口がアンテナ・モジュールよりも実質的に大きいことを特徴とすることができる。窓開口をアンテナ・モジュールよりも少なくとも10%大きくして、窓開口の内側縁部とアンテナ・モジュールとの間に間隙をもたらすことができる。フェライト層を、フェース・プレートとブースタ・アンテナとの間に配設することができる。窓開口とフェース・プレートの周辺とのうちの少なくとも一方のまわりに延びるフェース・プレートに複数の穿孔を形成することができる。これらの穿孔のうちの少なくともいくつかは、窓開口を囲む区域のフェース・プレート材料の量、またはフェース・プレートの周辺のまわりのフェース・プレート材料の量を25〜50%だけ減少させることができる。補償ループを、ブースタ・アンテナの背後に配設することができる。補償ループは、間隙と2つの自由端とを有することができ、銅などの導電性材料を含むことができ、フェライトを含むことができる。   According to one embodiment of the present invention, a smart card having a metallized face plate with a window opening for receiving an antenna module and a card body with a booster antenna including a coupler coil (wherein The window opening has a baseline size approximately equal to the size of the antenna module), the window opening may be characterized by being substantially larger than the antenna module. The window opening can be at least 10% larger than the antenna module to provide a gap between the inner edge of the window opening and the antenna module. A ferrite layer can be disposed between the face plate and the booster antenna. A plurality of perforations may be formed in the face plate extending around at least one of the window opening and the periphery of the face plate. At least some of these perforations can reduce the amount of face plate material in the area surrounding the window opening or the amount of face plate material around the periphery of the face plate by 25-50%. . A compensation loop can be placed behind the booster antenna. The compensation loop can have a gap and two free ends, can include a conductive material such as copper, and can include ferrite.

以下の特徴、すなわち
ブースタ・アンテナはカプラ・コイルの有無にかかわらず疑似ダイポールとして構成することができること、
ブースタ・アンテナは延長部を備えることができること、
ブースタ・アンテナは2つの重なっているブースタ・アンテナを含むことができること、
ブースタ・アンテナは、主として、スマート・カードの上部部分に設けることができること、
モジュール・アンテナはカプラ・コイルからオフセットすることができること
のうちの1つまたは複数が、スマート・カードに含まれうる。
The following features: Booster antenna can be configured as a pseudo dipole with or without coupler coil,
The booster antenna can have an extension,
The booster antenna can include two overlapping booster antennas,
The booster antenna can be provided mainly in the upper part of the smart card,
One or more of the fact that the module antenna can be offset from the coupler coil can be included in the smart card.

スマート・カードは、以下の特徴、すなわち
フェライト要素を、アンテナ・モジュールのモジュール・アンテナと接触パッドとの間に配設することができること、
容量性スタブをモジュール・アンテナに追加することができること、
モジュール・アンテナは2つの別個のコイルを含むことができること、
モジュール・アンテナは疑似ダイポールの構成で接続された2つの巻線を含むことができること、
アンテナ・モジュールの接触パッドの穿孔
のうちの少なくとも1つをさらに含むことができる。
The smart card has the following features: a ferrite element can be arranged between the module antenna and the contact pad of the antenna module,
Capacitive stubs can be added to the module antenna,
The module antenna can include two separate coils;
The module antenna can include two windings connected in a pseudo-dipole configuration;
At least one of the antenna module contact pad perforations may further be included.

本発明の一実施形態によれば、カプラ・コイルをもつブースタ・アンテナをカード本体中に有するメタライズド・スマート・カードのフェース・プレートによる結合の減衰を最小にする方法は、
フェース・プレートにアンテナ・モジュールよりも大きい窓開口を製作するステップ、
フェース・プレートを通る穿孔を設けるステップ、
フェース・プレートとブースタ・アンテナとの間にフェライト材料を設けるステップ、
ブースタ・アンテナの下に補償ループを配設するステップ
のうちの1つまたは複数を含むことができる。
According to one embodiment of the present invention, a method for minimizing coupling attenuation by a face plate of a metallized smart card having a booster antenna with a coupler coil in the card body comprises:
Making a window opening in the face plate larger than the antenna module;
Providing a perforation through the face plate;
Providing a ferrite material between the face plate and the booster antenna;
One or more of the steps of disposing a compensation loop under the booster antenna may be included.

アンテナ・モジュールをカプラ・コイルに対してオフセットすることができる。ブースタ・アンテナは疑似ダイポールとして配置することができ、モジュール・アンテナは容量性スタブを備えることができ、アンテナ・モジュールにおいて、モジュール・アンテナと接触パッドとの間にフェライトを設けることができる。接触パッドはトリミングまたは穿孔することができる。   The antenna module can be offset with respect to the coupler coil. The booster antenna can be arranged as a pseudodipole, the module antenna can be provided with a capacitive stub, and a ferrite can be provided between the module antenna and the contact pad in the antenna module. The contact pad can be trimmed or perforated.

本開示の実施形態が詳細に参照され、その非限定例が添付の描画図(FIG)に示される。図は、一般に、線図の形態である。図中のある要素は誇張されることがあり、他の要素は、説明を分かりやすくするために、省略されることがある。いくつかの図は、線図の形態である。本発明は、一般に、様々な例示的な実施形態との関連で説明されるが、本発明をこれらの特定の実施形態に限定することを意図しておらず、様々な実施形態の個々の特徴を互いに組み合わせることができることを理解されたい。図面に現れるいかなるテキスト(凡例、注記、参照番号など)も参照により本明細書に組み込まれる。   Reference will now be made in detail to embodiments of the present disclosure, non-limiting examples of which are illustrated in the accompanying drawing (FIG). The figure is generally in the form of a diagram. Certain elements in the figures may be exaggerated and other elements may be omitted for clarity of explanation. Some figures are in the form of diagrams. Although the present invention is generally described in the context of various exemplary embodiments, it is not intended that the invention be limited to these specific embodiments, but individual features of the various embodiments. It should be understood that can be combined with each other. Any text appearing in the drawings (legends, notes, reference numbers, etc.) is incorporated herein by reference.

デュアル・インタフェース(DI)・スマート・カードおよび読取り装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a dual interface (DI) smart card and reader. カプラ・コイル(CC)をもつブースタ・アンテナ(BA)の概略上面図である。It is a schematic top view of a booster antenna (BA) having a coupler coil (CC). メタライゼーションをもつスマート・カードの概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a smart card with metallization. メタライゼーションをもつスマート・カードの部分的な概略斜視図である。1 is a partial schematic perspective view of a smart card with metallization. FIG. , , スマート・カードのためのフェース・プレート(ML)の実施形態の概略上面図である。1 is a schematic top view of an embodiment of a face plate (ML) for a smart card. FIG. 間隙を有する補償ループをもつ層の図である。FIG. 3 is a diagram of a layer having a compensation loop with a gap. 間隙のない補償ループをもつ層の図である。FIG. 3 is a diagram of a layer with a compensation loop without gaps. モジュール・テープ(MT)の接触パッド(CP)の典型的な構成の平面図である。FIG. 3 is a plan view of an exemplary configuration of a contact pad (CP) of a module tape (MT). 例示的な接触パッド・レイアウトおよび割当てを示す図である。FIG. 3 illustrates an exemplary contact pad layout and assignment. 接触パッド(CP)の外側縁部の延長を示す平面図である。It is a top view which shows extension of the outer edge part of a contact pad (CP). 接触パッド(CP)の外側縁部のトリミングを示す平面図である。It is a top view which shows trimming of the outer edge part of a contact pad (CP). 接触パッド(CP)間の間隙の増加を示す平面図である。It is a top view which shows the increase in the clearance gap between contact pads (CP). 接触パッド(CP)間の間隙の変更を示す平面図である。It is a top view which shows the change of the clearance gap between contact pads (CP). 接触パッド(CP)の穿孔を示す平面図である。It is a top view which shows perforation of a contact pad (CP). 接触パッド(CP)の薄化を示す断面図である。It is sectional drawing which shows thinning of a contact pad (CP). モジュール・テープ(MT)の下面を示す平面図である。It is a top view which shows the lower surface of a module tape (MT). 接触パッド(CP)の穿孔示す平面図である。It is a top view which shows perforation of a contact pad (CP). 接触パッド(CP)の穿孔を示す平面図である。It is a top view which shows perforation of a contact pad (CP). 接触パッド(CP)の穿孔を示す平面図である。It is a top view which shows perforation of a contact pad (CP). アンテナ・モジュール(AM)のためのモジュール・テープ(MT)の下面の平面図であり、2つのアンテナ・セグメント(MA1、MA2)を有するアンテナ構造体(AS)を示す。FIG. 6 is a plan view of the lower surface of a module tape (MT) for an antenna module (AM), showing an antenna structure (AS) having two antenna segments (MA1, MA2). アンテナ構造体(AS)の概略図である。It is the schematic of an antenna structure (AS).

様々な実施形態は、本発明の教示を示すために説明されており、限定ではなく例示と解釈されるべきである。本明細書に記載されるいかなる寸法および材料またはプロセスも、特に指示しない限り、近似であり例示であると考えられるべきである。   Various embodiments are described to illustrate the teachings of the present invention and should be construed as illustrative rather than limiting. Any dimensions and materials or processes described herein are to be considered approximate and exemplary unless otherwise indicated.

概して、以下では、スマート・カードまたは国民IDカードとすることができるセキュリティ保護文書の形態のトランスポンダが、本明細書で開示される本発明の様々な特徴および実施形態の例示的なものとして説明される。明らかなように、多くの特徴および実施形態は、電子パスポートなどの他の形態のセキュリティ保護文書に適用可能とすることができる(容易に組み込むことができる)。本明細書で使用するとき、「トランスポンダ」、「スマート・カード」、「データ記憶媒体」などの用語のうちの任意のものは、ISO14443または同様のRFID標準の下で動作する、それらと同様のデバイスの任意の他のものを参照すると解釈することができる。   In general, below, a transponder in the form of a secure document, which can be a smart card or a national ID card, is described as an example of the various features and embodiments of the present invention disclosed herein. The As will be apparent, many features and embodiments may be applicable (and can be easily incorporated) to other forms of secure documents, such as electronic passports. As used herein, any of the terms “transponder”, “smart card”, “data storage medium” and the like are similar to those operating under ISO 14443 or similar RFID standards. It can be construed to refer to any other device.

本明細書で説明する典型的なデータ記憶媒体は、(i)RFIDチップまたはチップ・モジュール(CM)およびモジュール・アンテナ(MA)を有するアンテナ・モジュール(AM)と、(ii)カード本体(CB)と、(iii)モジュール・アンテナ(MA)と外部RFID「読取り装置」のアンテナとの間の結合を増強させるためにカード本体(CB)に配設されたブースタ・アンテナ(BA)とを含むことができる。「チップ・モジュール」が本明細書で参照される場合、特に明確に指示しない限り、それは「チップ」を含むと解釈されるべきであり、逆も同様である。モジュール・アンテナ(MA)は、アンテナ・モジュール(AM)のモジュール・テープ(MT)基板にエッチングまたは印刷されたワイヤの導電性トレースのコイルを含むことができ、またはチップ自体に直接組み込むことができる。   A typical data storage medium described herein includes (i) an antenna module (AM) having an RFID chip or chip module (CM) and a module antenna (MA), and (ii) a card body (CB). ) And (iii) a booster antenna (BA) disposed on the card body (CB) to enhance the coupling between the module antenna (MA) and the antenna of the external RFID “reader” be able to. Where “chip module” is referred to herein, it should be construed as including “chip” and vice versa, unless specifically indicated otherwise. The module antenna (MA) can include a coil of conductive traces of wire etched or printed on the module tape (MT) substrate of the antenna module (AM) or can be incorporated directly into the chip itself. .

ブースタ・アンテナ(BA)は、インレイ基板またはカード本体(CB)にワイヤを埋め込むことによって形成することができる。しかし、アンテナは、印刷されたアンテナ構造体などのアディティブ・プロセスまたはサブトラクティブ・プロセスなどの、基板にワイヤを埋め込むことよる以外のプロセス、コイル巻線技法(米国特許第6,295,720号に開示されているような)、別個のアンテナ基板に形成され、インレイ基板(またはそれの層)に移送されたアンテナ構造体、基板上の導電層からエッチングされた(レーザ・エッチングを含む)アンテナ構造体、基板上にもしくは基板に形成されたチャネル内に堆積された導電性材料、または同様なものを使用して形成することができることを理解されたい。「インレイ基板」が本明細書で参照される場合、特に明確に指示しない限り、それは「カード本体」を含み、逆も同様であり、ならびにそれはセキュリティ保護文書のための任意の他の基板を含むと解釈されるべきである。   The booster antenna (BA) can be formed by embedding a wire in the inlay substrate or the card body (CB). However, the antenna is a process other than embedding a wire in a substrate, such as an additive process or subtractive process such as a printed antenna structure, coil winding technique (see US Pat. No. 6,295,720). An antenna structure formed on a separate antenna substrate and transferred to an inlay substrate (or layer thereof), an antenna structure etched from a conductive layer on the substrate (including laser etching), as disclosed It should be understood that the substrate can be formed using a conductive material deposited on a substrate or in a channel formed in the substrate, or the like. When “inlay board” is referred to herein, unless specifically indicated otherwise, it includes “card body” and vice versa, as well as any other board for security documents. Should be interpreted.

以下の説明は、ほとんどの場合、デュアル・インタフェース(DI、DIF)・スマート・カードに関連しており、ほとんどの場合、それの非接触動作に関する。本明細書に記載される教示の多くは、非接触動作モードしか有していない電子パスポートなどに適用可能とすることができる。一般に、本明細書に記載されるいかなる寸法も近似であり、本明細書に記載される材料は例示であることを意図している。   The following description is most often related to a dual interface (DI, DIF) smart card and most often relates to its contactless operation. Many of the teachings described herein may be applicable to electronic passports and the like that have only a contactless mode of operation. In general, any dimensions described herein are approximations and the materials described herein are intended to be exemplary.

一般に、モジュール・アンテナ(MA)と外部RFID読取り装置のアンテナとの間の結合は、ブースタ・アンテナ(BA)をカード本体(CB)に組み込むことによって増強させることができる。いくつかの点で、ブースタ・アンテナ(BA)はカード・アンテナ(CA)に類似している。しかし、RFIDチップまたはチップ・モジュールに電気的に直接接続されるカード・アンテナ(CA)(米国特許第7,980,477号におけるものなど)とは対照的に、ブースタ・アンテナ(BA)は、RFIDチップ(CM)に接続されうるアンテナ・モジュール(AM)のモジュール・アンテナ(MA)に誘導結合される。そのような誘導(電磁)結合は、直接電気接続よりも達成することが困難であることがある。ブースタ・アンテナ(BA)はカード・アンテナ(CA)と呼ばれることがある。ブースタ・アンテナ(BA)は、それに関連するカプラ・コイル(CC)を有することができ、カプラ・コイル(CC)は、モジュール・アンテナ(MA)に近接しており、モジュール・アンテナ(MA)に緊密に結合されるように配置される。   In general, the coupling between the module antenna (MA) and the antenna of the external RFID reader can be enhanced by incorporating a booster antenna (BA) into the card body (CB). In some respects, a booster antenna (BA) is similar to a card antenna (CA). However, in contrast to a card antenna (CA) (such as in US Pat. No. 7,980,477) that is electrically connected directly to an RFID chip or chip module, a booster antenna (BA) is Inductively coupled to a module antenna (MA) of an antenna module (AM) that can be connected to an RFID chip (CM). Such inductive (electromagnetic) coupling can be more difficult to achieve than direct electrical connection. The booster antenna (BA) is sometimes called a card antenna (CA). The booster antenna (BA) can have a coupler coil (CC) associated with it, and the coupler coil (CC) is in close proximity to the module antenna (MA) and is connected to the module antenna (MA). Arranged to be tightly coupled.

本明細書で使用する「結合」という用語(およびその変形)は、所与の要素による電磁界の発生と、別の要素による電磁界への反応(電磁界との相互作用)とに依存する2つの要素間の誘導、磁気、容量、またはリアクティブ結合(それらの組合せを含み、それらのいずれも「誘導結合」と呼ばれることがある)を参照する。それとは対照的に、「接続」という用語(およびその変形)は、互いに電気的に接続されている2つの要素を参照し、2つの要素間の相互作用は、2つの要素間の電子の流れから生じる。一般に、互いに誘導結合されている2つの要素は、互いに電気的に接続されていない。互いに近くに配設されるモジュール・アンテナMAおよびカプラ・コイルCCなどのワイヤのコイルである要素は、一般に、2つの要素間にいかなる電気接続もなしに、互いに誘導結合される。それと対照的に、モジュール・アンテナMAは、一般に、RFIDチップ(CM)要素に電気的に接続される。外側巻線OW、内側巻線IW、およびカプラ・コイルCC要素などのブースタ・アンテナBAの巻線およびコイルは、一般に、互いに電気的に接続されるが、互いに誘導結合を示すこともある。モジュール・アンテナMAおよびカプラ・コイルCCは互いに電気的に接続されないが、互いに誘導結合される(または「変成器結合される」)。   As used herein, the term “coupled” (and variations thereof) depends on the generation of an electromagnetic field by a given element and the reaction to the electromagnetic field by another element (interaction with the electromagnetic field). Reference is made to inductive, magnetic, capacitive, or reactive coupling between two elements (including combinations thereof, any of which may be referred to as “inductive coupling”). In contrast, the term “connection” (and variations thereof) refers to two elements that are electrically connected to each other, and the interaction between the two elements is the flow of electrons between the two elements. Arise from. In general, two elements that are inductively coupled to each other are not electrically connected to each other. Elements that are coiled wires, such as module antenna MA and coupler coil CC, disposed in close proximity to each other are generally inductively coupled to each other without any electrical connection between the two elements. In contrast, the module antenna MA is typically electrically connected to an RFID chip (CM) element. The windings and coils of the booster antenna BA, such as the outer winding OW, the inner winding IW, and the coupler coil CC element, are generally electrically connected to each other, but may also exhibit inductive coupling with each other. The module antenna MA and the coupler coil CC are not electrically connected to each other but are inductively coupled (or “transformer coupled”) to each other.

本明細書で開示されるブースタ・アンテナBA(および他の機構)は、容量結合および誘導結合によるアンテナ・モジュールAMと外部非接触読取り装置との間の有効作用(「読取り」)距離を増加させることができる。一般にわずか数センチメートルの程度の読取り距離にとって、1cmの増加はかなりの改善を意味することができる。   The booster antenna BA (and other mechanisms) disclosed herein increases the effective working (“read”) distance between the antenna module AM and an external contactless reader by capacitive and inductive coupling. be able to. For a reading distance of generally only a few centimeters, an increase of 1 cm can mean a considerable improvement.

様々な実施形態は、本発明の教示を示すために説明されており、限定ではなく例示と解釈されるべきである。概して、以下では、スマート・カードまたは国民IDカードとすることができるセキュリティ保護文書の形態のトランスポンダが、本明細書で開示される本発明の様々な特徴および実施形態の例示的なものとして説明される。明らかなように、多くの特徴および実施形態は、電子パスポートなどの他の形態のセキュリティ保護文書に適用可能とすることができる(容易に組み込むことができる)。本明細書で使用するとき、「トランスポンダ」、「スマート・カード」、「データ記憶媒体」などの用語のうちの任意のものは、ISO14443または同様のRFID標準の下で動作する、それらと同様のデバイスの任意の他のものを参照すると解釈することができる。   Various embodiments are described to illustrate the teachings of the present invention and should be construed as illustrative rather than limiting. In general, below, a transponder in the form of a secure document, which can be a smart card or a national ID card, is described as an example of the various features and embodiments of the present invention disclosed herein. The As will be apparent, many features and embodiments may be applicable (and can be easily incorporated) to other forms of secure documents, such as electronic passports. As used herein, any of the terms “transponder”, “smart card”, “data storage medium” and the like are similar to those operating under ISO 14443 or similar RFID standards. It can be construed to refer to any other device.

本明細書で説明する典型的なデータ記憶媒体は、(i)RFIDチップまたはチップ・モジュール(CM)およびモジュール・アンテナ(MA)を有するアンテナ・モジュール(AM)と、(ii)カード本体(CB)と、(iii)モジュール・アンテナ(MA)と外部RFID「読取り装置」のアンテナとの間の結合を増強させるためにカード本体(CB)に配設されたブースタ・アンテナ(BA)とを含むことができる。「チップ・モジュール」が本明細書で参照される場合、特に明確に指示しない限り、それは「チップ」を含むと解釈されるべきであり、逆も同様である。モジュール・アンテナ(MA)は、アンテナ・モジュール(AM)のモジュール・テープ(MT)基板にエッチングまたは印刷されたワイヤの導電性トレースのコイルを含むことができ、またはチップ自体に直接組み込むことができる。   A typical data storage medium described herein includes (i) an antenna module (AM) having an RFID chip or chip module (CM) and a module antenna (MA), and (ii) a card body (CB). ) And (iii) a booster antenna (BA) disposed on the card body (CB) to enhance the coupling between the module antenna (MA) and the antenna of the external RFID “reader” be able to. Where “chip module” is referred to herein, it should be construed as including “chip” and vice versa, unless specifically indicated otherwise. The module antenna (MA) can include a coil of conductive traces of wire etched or printed on the module tape (MT) substrate of the antenna module (AM) or can be incorporated directly into the chip itself. .

ブースタ・アンテナ(BA)は、インレイ基板またはカード本体(CB)にワイヤを埋め込むことによって形成することができる。しかし、アンテナは、印刷されたアンテナ構造体などのアディティブ・プロセスまたはサブトラクティブ・プロセスなどの、基板にワイヤを埋め込むことによる以外のプロセス、コイル巻線技法(米国特許第6,295,720号に開示されているものなど)、別個のアンテナ基板に形成され、インレイ基板(またはそれの層)に移送されたアンテナ構造体、基板上の導電層からエッチングされた(レーザ・エッチングを含む)アンテナ構造体、基板上にもしくは基板に形成されたチャネル内に堆積された導電性材料、または同様なものを使用して形成することができることを理解されたい。「インレイ基板」が本明細書で参照される場合、特に明確に指示しない限り、それは「カード本体」を含み、逆も同様であり、ならびにそれはセキュリティ保護文書のための任意の他の基板を含むと解釈されるべきである。   The booster antenna (BA) can be formed by embedding a wire in the inlay substrate or the card body (CB). However, antennas are manufactured by processes other than by embedding wires in a substrate, such as additive or subtractive processes such as printed antenna structures, coil winding techniques (see US Pat. No. 6,295,720). An antenna structure formed on a separate antenna substrate and transferred to an inlay substrate (or layer thereof), an antenna structure etched from a conductive layer on the substrate (including laser etching). It should be understood that the substrate can be formed using a conductive material deposited on a substrate or in a channel formed in the substrate, or the like. When “inlay board” is referred to herein, unless specifically indicated otherwise, it includes “card body” and vice versa, as well as any other board for security documents. Should be interpreted.

以下の説明は、ほとんどの場合、デュアル・インタフェース(DI、DIF)・スマート・カードに関連しており、ほとんどの場合、それの非接触動作に関する。本明細書に記載される教示の多くは、非接触動作モードしか有していない電子パスポートなどに適用可能とすることができる。一般に、本明細書に記載されるいかなる寸法も近似であり、本明細書に記載される材料は例示であることを意図している。   The following description is most often related to a dual interface (DI, DIF) smart card and most often relates to its contactless operation. Many of the teachings described herein may be applicable to electronic passports and the like that have only a contactless mode of operation. In general, any dimensions described herein are approximations and the materials described herein are intended to be exemplary.

一般に、モジュール・アンテナ(MA)と外部RFID読取り装置のアンテナとの間の結合は、ブースタ・アンテナ(BA)をカード本体(CB)に組み込むことによって増強させることができる。いくつかの点で、ブースタ・アンテナ(BA)はカード・アンテナ(CA)に類似している。しかし、RFIDチップまたはチップ・モジュールに電気的に直接接続されるカード・アンテナ(CA)(米国特許第7,980,477号におけるものなど)とは対照的に、ブースタ・アンテナ(BA)は、RFIDチップ(CM)に接続されうるモジュール・アンテナ(MA)に誘導結合される。そのような誘導結合は、直接電気接続よりも達成することが困難であることがある。   In general, the coupling between the module antenna (MA) and the antenna of the external RFID reader can be enhanced by incorporating a booster antenna (BA) into the card body (CB). In some respects, a booster antenna (BA) is similar to a card antenna (CA). However, in contrast to a card antenna (CA) (such as in US Pat. No. 7,980,477) that is electrically connected directly to an RFID chip or chip module, a booster antenna (BA) is Inductively coupled to a module antenna (MA) that can be connected to an RFID chip (CM). Such inductive coupling can be more difficult to achieve than direct electrical connections.

本明細書で使用する「結合」という用語(およびその変形)は、所与の要素による電磁界の発生と、別の要素による電磁界への反応(電磁界との相互作用)とに依存する2つの要素間の誘導、磁気、容量、またはリアクティブ結合(それらの組合せを含み、それらのいずれも「誘導結合」と呼ばれることがある)を参照する。それとは対照的に、「接続」という用語(およびその変形)は、互いに電気的に接続されている2つの要素を参照し、2つの要素間の相互作用は、2つの要素間の電子の流れから生じる。一般に、互いに誘導結合されている2つの要素は、互いに電気的に接続されていない。互いに近くに配置されるモジュール・アンテナMAおよびカプラ・コイルCCなどのワイヤのコイルである要素は、一般に、2つの要素間にいかなる電気接続もなしに、互いに誘導結合される。それと対照的に、モジュール・アンテナMAは、一般に、RFIDチップ(CM)要素に電気的に接続される。外側巻線OW、内側巻線IW、およびカプラ・コイルCC要素などのブースタ・アンテナBAの巻線およびコイルは、一般に、互いに電気的に接続されるが、互いに誘導結合を示すこともある。モジュール・アンテナMAおよびカプラ・コイルCCは互いに電気的に接続されないが、互いに誘導結合される(または「変成器結合される」)。   As used herein, the term “coupled” (and variations thereof) depends on the generation of an electromagnetic field by a given element and the reaction to the electromagnetic field by another element (interaction with the electromagnetic field). Reference is made to inductive, magnetic, capacitive, or reactive coupling between two elements (including combinations thereof, any of which may be referred to as “inductive coupling”). In contrast, the term “connection” (and variations thereof) refers to two elements that are electrically connected to each other, and the interaction between the two elements is the flow of electrons between the two elements. Arise from. In general, two elements that are inductively coupled to each other are not electrically connected to each other. Elements that are coiled wires, such as module antenna MA and coupler coil CC, placed close to each other are generally inductively coupled to each other without any electrical connection between the two elements. In contrast, the module antenna MA is typically electrically connected to an RFID chip (CM) element. The windings and coils of the booster antenna BA, such as the outer winding OW, the inner winding IW, and the coupler coil CC element, are generally electrically connected to each other, but may also exhibit inductive coupling with each other. The module antenna MA and the coupler coil CC are not electrically connected to each other but are inductively coupled (or “transformer coupled”) to each other.

本明細書で開示されるブースタ・アンテナBA(および他の機構)は、容量結合および誘導結合によるアンテナ・モジュールAMと外部非接触読取り装置との間の有効作用(「読取り」)距離を増加させることができる。一般にわずか数センチメートルの程度の読取り距離にとって、1cmの増加はかなりの改善を意味することができる。   The booster antenna BA (and other mechanisms) disclosed herein increases the effective working (“read”) distance between the antenna module AM and an external contactless reader by capacitive and inductive coupling. be able to. For a reading distance of generally only a few centimeters, an increase of 1 cm can mean a considerable improvement.

図1は、カード本体CBの凹部に配設されたアンテナ・モジュールAMを有する例示的なスマート・カードの一部分の断面図である。アンテナ・モジュールAMはチップ・モジュールCMを有する。アンテナ・モジュールAMは、外部接触読取り装置(ISO7816)との接触インタフェースのための接触パッドCPを有する。アンテナ・モジュールAMは、外部非接触読取り装置(ISO14443)との非接触インタフェースのためのモジュール・アンテナMAを有する。ブースタ・アンテナBAは、カード本体CBの周辺のまわりに配設され、カード本体CBの凹部のまわりに配設されたカプラ・コイルCCを有する。アンテナ・モジュールAMが凹部に配設された状態で、モジュール・アンテナMAは、ブースタ・アンテナBAのカプラ・コイルCCに緊密に結合される。カプラ・コイルCCは、モジュール・アンテナMAを囲むのではなくそれの下にあるように配置することができる。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a portion of an exemplary smart card having an antenna module AM disposed in a recess in a card body CB. The antenna module AM has a chip module CM. The antenna module AM has a contact pad CP for a contact interface with an external contact reader (ISO 7816). The antenna module AM has a module antenna MA for a contactless interface with an external contactless reader (ISO 14443). The booster antenna BA is disposed around the periphery of the card body CB and includes a coupler coil CC disposed around the recess of the card body CB. With the antenna module AM disposed in the recess, the module antenna MA is tightly coupled to the coupler coil CC of the booster antenna BA. The coupler coil CC can be arranged to surround the module antenna MA instead of surrounding it.

米国特許出願公開第2012/0074233号、例えばその中の図3Aおよび4Aに示されるように、ブースタ・アンテナBA(またはカード・アンテナCA)は、疑似ダイポールとして互いに逆位相で接続された外側巻線OW(またはD)および内側巻線IW(またはE)を含むことができる。カプラ・コイル(CC)は示されていない。   US 2012/0074233, for example, as shown in FIGS. 3A and 4A therein, a booster antenna BA (or card antenna CA) is an outer winding connected in antiphase with each other as a pseudodipole. OW (or D) and inner winding IW (or E) can be included. The coupler coil (CC) is not shown.

米国特許出願第13/600,140号、例えばその中の図3および4に示されるように、疑似ダイポール・ブースタ・アンテナBAは、内側カプラ・コイルCCを追加として含むことができる。カプラ・コイルCCは、詳細なしに示されており、いくつかの破線で表されている。(カプラ・コイルCC構造の若干の詳細と、どのようにカプラ・コイルCCが様々な方位(時計回り、反時計回り)に配置され、外側巻線OWおよび内側巻線IWに接続されうるかが、図3A〜3Dに記載されている。)   As shown in US patent application Ser. No. 13 / 600,140, eg, FIGS. 3 and 4 therein, the pseudo-dipole booster antenna BA may additionally include an inner coupler coil CC. The coupler coil CC is shown without details and is represented by several broken lines. (Some details of the coupler coil CC structure and how the coupler coil CC can be arranged in various orientations (clockwise, counterclockwise) and connected to the outer winding OW and the inner winding IW. (Described in FIGS. 3A-3D.)

図1Aは、ブースタ・アンテナBAおよびアンテナ・モジュールAMをもつスマート・カード本体CBの概略上面図である。ブースタ・アンテナBAは、それに組み込まれたカプラ・コイルCCを有する。以下の略語が図に現れることがある。
CB − カード本体またはインレイ基板
BA − ブースタ・アンテナまたはカード・アンテナ(CA)
OW − BAの外側巻線 − 約2〜3回の巻回
IW − BAの内側巻線 − 約2〜3回の巻回
CC − カプラ・コイル − 約10回の巻回
IE − OW、IW、またはCCの内側端部
OE − OW、IW、またはCCの外側端部
FIG. 1A is a schematic top view of a smart card body CB having a booster antenna BA and an antenna module AM. The booster antenna BA has a coupler coil CC incorporated therein. The following abbreviations may appear in the figure.
CB-Card body or inlay board BA-Booster antenna or card antenna (CA)
OW-outer winding of BA-about 2-3 turns IW-inner winding of BA-about 2-3 turns CC-coupler coil-about 10 turns IE-OW, IW, Or CC inner edge OE-OW, IW, or CC outer edge

以下を指摘することができる。
外側巻線(OW)の内側端部(IE、a)は「自由端」である。
内側巻線(IW)の外側端部(OE、f)は「自由端」である。
OWの外側端部(OE、b)はCCの一方の端部に接続される。
IWの内側端部(IE、e)はCCの別の端部に接続される。
外側巻線OWは、IE(a)からOE(b)まで時計回り(CW)に設定することができる。
内側巻線IWは、IE(e)からOE(f)まで時計回り(CW)に設定することができる。
The following can be pointed out.
The inner end (IE, a) of the outer winding (OW) is a “free end”.
The outer end (OE, f) of the inner winding (IW) is a “free end”.
The outer end (OE, b) of OW is connected to one end of CC.
The inner end (IE, e) of the IW is connected to another end of the CC.
The outer winding OW can be set clockwise (CW) from IE (a) to OE (b).
The inner winding IW can be set clockwise (CW) from IE (e) to OE (f).

ブースタ・アンテナBAは外側巻線OWと内側巻線IWとを含み、両方はカード本体CBの周辺のまわりに実質的に延びる。内側巻線および外側巻線の各々は内側端部IEおよび外側端部OEを有する。外側巻線OWの外側端部OE(b)は、カプラ・コイルCCを介して、内側巻線IWの内側端部IE(e)に接続される。外側巻線OWの内側端部IE(a)および内側巻線IWの外側端部OE(f)は、「自由端」として、非接続のままとすることができる。外側巻線OW、カプラ・コイルCC、および内側巻線IEを含む全体のブースタ・アンテナBAは開路であり、「疑似ダイポール」と呼ばれることがあり、(外側巻線OWはダイポールの一方の極を構成し、内側巻線IWはダイポールの他方の極を構成し)、中心はカプラ・コイルCCによって給電される。   The booster antenna BA includes an outer winding OW and an inner winding IW, both extending substantially around the periphery of the card body CB. Each of the inner and outer windings has an inner end IE and an outer end OE. The outer end OE (b) of the outer winding OW is connected to the inner end IE (e) of the inner winding IW via the coupler coil CC. The inner end IE (a) of the outer winding OW and the outer end OE (f) of the inner winding IW can be left unconnected as “free ends”. The entire booster antenna BA, including the outer winding OW, the coupler coil CC, and the inner winding IE, is open circuit and may be referred to as a “pseudo dipole” (the outer winding OW is one of the poles of the dipole. The inner winding IW constitutes the other pole of the dipole) and the center is fed by the coupler coil CC.

ブースタ・アンテナBAは、カード本体CB(または加熱可塑性物から形成されたものなどのインレイ基板またはデータ記憶媒体基板)の周囲(周辺)のまわりに(内側に)配設された(例えば、超音波を使って接合された)絶縁された個別の銅ワイヤを使用して形成することができる。ブースタ・アンテナBAは、外側巻線OW(またはコイル、D)と内側巻線IW(またはコイル、E)とを含み、カプラ・コイルCCをさらに含み、これらのすべては、これらの様々なコイル要素の「端部」が記載されているが、カード本体CB上に置くかまたはその中に埋め込むことができる1つの連続的な長さのワイヤ(80μm自己接合ワイヤなど)から形成することができる。より詳細には、
− 外側巻線OWは、いくつかの(2〜3回などの)巻回を有し、ポイント「a」の内側端部IEとポイント「b」の外側端部OEとを有する螺旋として形成することができる。外側巻線OWは、カード本体CBの周辺(周囲)の近くに(実質的にそこに)存在する。外側巻線OWの内側端部IE(「a」)は自由端である。
− カプラ・コイルCCは、いくつかの(約10回などの)巻回を有し、2つの端部「c」および「d」を有する螺旋として形成することができる。端部「c」は外側端部OEまたは内側端部IEとすることができ、端部「d」は内側端部IEまたは外側端部OEとすることができる。
− 内側巻線IEは、いくつかの(2〜3回などの)巻回を有し、内側端部IE「e」と外側端部OE「f」とを有する螺旋として形成することができる。内側巻線IWは、カード本体CBの周辺の近くで(実質的にそこで)外側巻線OWの内側に存在する。内側巻線IWの外側端部OE(「f」)は「自由端」である。図3では、内側巻線IWは、説明を分かりやすくするために、破線で示されている。
− 外側巻線OWの内側端部IEは、それが非接続のままであるという理由で「自由端」である。同様に、内側巻線(IW)の外側端部OEは、非接続のままの「自由端」である。
The booster antenna BA is disposed (inside) around the periphery (periphery) of the card body CB (or an inlay substrate or a data storage medium substrate such as one formed from a thermoplastic material). Can be formed using isolated copper wires (insulated together). The booster antenna BA includes an outer winding OW (or coil, D) and an inner winding IW (or coil, E), and further includes a coupler coil CC, all of which are included in these various coil elements. Can be formed from a single continuous length of wire (such as an 80 μm self-bonding wire) that can be placed on or embedded in the card body CB. More specifically,
The outer winding OW has several turns (such as 2-3) and is formed as a helix with an inner end IE of point “a” and an outer end OE of point “b” be able to. The outer winding OW exists near (substantially) the periphery (periphery) of the card body CB. The inner end IE (“a”) of the outer winding OW is a free end.
The coupler coil CC can have several turns (such as about 10) and can be formed as a helix with two ends “c” and “d”. The end “c” can be the outer end OE or the inner end IE, and the end “d” can be the inner end IE or the outer end OE.
The inner winding IE has several turns (such as 2-3) and can be formed as a helix with an inner end IE “e” and an outer end OE “f”. The inner winding IW is present inside the outer winding OW near (substantially) the periphery of the card body CB. The outer end OE (“f”) of the inner winding IW is a “free end”. In FIG. 3, the inner winding IW is shown by a broken line for easy understanding.
The inner end IE of the outer winding OW is a “free end” because it remains unconnected. Similarly, the outer end OE of the inner winding (IW) is a “free end” that remains unconnected.

外側巻線OW、カプラ・コイルCC、および内側巻線IWは、従来のワイヤ埋込み技法を使用して、1つの連続構造体として形成することができる。外側巻線(OW)および内側巻線(IW)の端部に接続されるカプラ・コイルCCへの言及は、カプラ・コイルCCが端部を有する別個の存在であることを意味すると解釈されるべきでないことを理解されたい。むしろ、外側巻線OW、カプラ・コイルCC、および内側巻線IWの1つの連続構造体を形成することとの関連で、「端部」は、普通なら実際の端部であるはずのものに対応する位置を意味すると解釈することができ、「に接続される」という用語は、この文脈では「と連続している」として解釈される。   The outer winding OW, the coupler coil CC, and the inner winding IW can be formed as a single continuous structure using conventional wire embedding techniques. Reference to the coupler coil CC connected to the ends of the outer winding (OW) and the inner winding (IW) is taken to mean that the coupler coil CC is a separate entity having ends. Please understand that it should not. Rather, in the context of forming one continuous structure of outer winding OW, coupler coil CC, and inner winding IW, the “end” is what would normally be the actual end. It can be construed to mean the corresponding position, and the term “connected to” is interpreted in this context as “continuous with”.

カード本体CBの寸法は、約54mm×86mmとすることができる。ブースタ・アンテナBAの外側巻線OWの外側寸法は、約80×50mmとすることができる。ブースタ・アンテナBAを形成するためのワイヤは、約100μm(限定はしないが、80μm、112μm、125μmを含む)の直径(d)を有することができる。   The size of the card body CB can be about 54 mm × 86 mm. The outer dimension of the outer winding OW of the booster antenna BA can be about 80 × 50 mm. The wire for forming the booster antenna BA can have a diameter (d) of about 100 μm (including but not limited to 80 μm, 112 μm, 125 μm).

内側巻線IWは、カード本体CB(または多層インレイ基板の層)の所与の表面に、図示のように、外側巻線OWの内部に配設することができる。代替として、ブースタ・アンテナBAのこれらの2つの巻線は、互いに実質的に位置合わせされた状態で、カード本体CBの反対側の表面に配設することができる(この場合、2つの巻線は、「外側」巻線および「内側」巻線ではなく「上部」巻線および「底部」巻線となることになる)。ブースタ・アンテナBAの2つの巻線は、2つの巻線中に誘起される電圧が互いに逆位相を有することができるように近接して結合させることができる。カプラ・コイルCCは、外側巻線および内側巻線と同じカード本体CBの表面に存在することができる。   The inner winding IW can be disposed on a given surface of the card body CB (or a layer of the multi-layer inlay substrate) and inside the outer winding OW as shown. Alternatively, these two windings of the booster antenna BA can be arranged on the opposite surface of the card body CB, substantially aligned with each other (in this case two windings). Will be "top" and "bottom" windings instead of "outside" and "inside" windings). The two windings of the booster antenna BA can be coupled in close proximity so that the voltages induced in the two windings can have opposite phases to each other. The coupler coil CC can be present on the same surface of the card body CB as the outer and inner windings.

ブースタ・アンテナBAの外側巻線OWおよび内側巻線IWの巻回は0.2mm(200μm)のピッチとすることができ、外側巻線OWまたは内側巻線IWの隣接する巻回間にほぼ1つのワイヤ直径の空間がもたらされる。カプラ・コイルCCの巻回のピッチは、外側巻線OWおよび内側巻線IWの少なくとも一方の巻回のピッチと実質的に同じかまたはそれより小さく(他の言い方をすれば、それ以下に)することができ、例えば、0.15mm(150μm)とすることができ、カプラ・コイル(CC)の隣接する巻回間に1つのワイヤ直径よりも小さい空間がもたらされる。自己接合銅ワイヤはブースタ・アンテナBAのために使用することができる。外側/内側巻線OW/IWおよびカプラ・コイルCCの両方のピッチは両方ともワイヤの直径(または導電性トレースもしくはトラックの幅)の約2倍(2×)(2倍(twice))とすることができ、1つのワイヤ直径(またはトレース幅)の程度の、螺旋の隣接する巻回間の間隔がもたらされる。外側巻線OWおよび内側巻線IWのピッチは、互いに実質的に同じとすることができ、または互いに異なることができる。   The turns of the outer winding OW and the inner winding IW of the booster antenna BA can be 0.2 mm (200 μm) in pitch, and approximately 1 between adjacent turns of the outer winding OW or the inner winding IW. A space of two wire diameters is provided. The winding pitch of the coupler coil CC is substantially the same as or smaller than the pitch of at least one of the outer winding OW and the inner winding IW (in other words, less than that). Can be, for example, 0.15 mm (150 μm), resulting in a space less than one wire diameter between adjacent turns of the coupler coil (CC). Self-bonded copper wire can be used for the booster antenna BA. The pitch of both the outer / inner winding OW / IW and the coupler coil CC are both about twice the diameter of the wire (or the width of the conductive trace or track) (2 ×) (twice). Can provide a spacing between adjacent turns of the helix, on the order of one wire diameter (or trace width). The pitch of the outer winding OW and the inner winding IW can be substantially the same as each other or can be different from each other.

例えば、カプラ・コイルCCの巻回のために区域を画定するレーザ除去されたトレンチ内に2つの「進路」のワイヤを積み重ねて(必要ならば、それらの間に絶縁膜を伴って)置くことによって、カプラ・コイルCCのより多くの巻回のワイヤを所与の区域に収容することができる。   For example, two “track” wires are stacked (with an insulating film between them if necessary) in a laser-removed trench that defines an area for the winding of the coupler coil CC. Allows more turns of the coupler coil CC to be accommodated in a given area.

ブースタ・アンテナBAが上に形成された基板またはカード本体CBは、第1の製造業者によって準備され、中間製品(アンテナ・モジュールAMがない場合、「データ記憶媒体構成要素」と呼ばれることがある)を構成することができる。続いて、第2の製造業者が、カプラ・コイルCC(図1を参照)の内側にカード本体CBの凹部をミリングし(または他の方法で形成し)、凹部にアンテナ・モジュールAM(モジュール・アンテナMAをもつ)を備えつけることができる。(当然、データ記憶媒体構成要素は、凹部が既に形成された状態で、第1の製造業者によって供給されることがありうる。)   The substrate or card body CB on which the booster antenna BA is formed is prepared by a first manufacturer and is an intermediate product (may be referred to as “data storage medium component” in the absence of the antenna module AM). Can be configured. Subsequently, the second manufacturer mills (or otherwise forms) a recess in the card body CB inside the coupler coil CC (see FIG. 1), and the antenna module AM (module. With an antenna MA). (Of course, the data storage media component may be supplied by the first manufacturer with the recess already formed.)

追加として、参照により本明細書に組み込まれる、DIF(デュアル・インタフェース−接触および非接触)スマート・カードに関連する以下の出願のいくつかの図面および説明を参照することができる。例えば、
2012年12月28日に出願された米国特許出願第13/730,811号、または米国特許出願公開第2012/0074233号
図1A カード本体CB内のカード・アンテナCA、接触および非接触読取り装置
図1B カード本体CB内のカード・アンテナCA、カード本体CB内のフェライト
図1D モジュール・アンテナMAと接触パッドCPとの間のAM内のフェライト要素FE
図3A、4A カプラ・コイルCCなしでの疑似ダイポール・ブースタ・アンテナBA
図4I、J カード本体CB内のフェライト
図6A フェライトをもつモバイル・フォン・ステッカーMPS
図6B フェライト遮蔽要素670、両側に接着剤
図8(米国特許出願第13/730,811号) 主としてカード本体CBの上半分におけるカード・アンテナCA
2012年8月30日に出願された米国特許出願第13/600,140号
図2A ブースタ・アンテナBA、カプラ・コイルCCなし
図3 カプラ・コイルCCをもつブースタ・アンテナBA
図3A〜3D カプラ・コイルCCの様々な構成
図4 CCをもつBA、モジュール・アンテナMAをもつアンテナ・モジュールAM
図5H 延長部をもつブースタ・アンテナ
図5I〜K 2つのブースタ・アンテナ
図6A〜C カード本体CBの上部半分に配設されたBA
In addition, reference may be made to several drawings and descriptions of the following applications related to DIF (Dual Interface-Contact and Contactless) smart cards, which are incorporated herein by reference. For example,
US Patent Application No. 13 / 730,811 filed December 28, 2012, or US Patent Application Publication No. 2012/0074233 FIG. 1A Card Antenna CA, Contact and Non-Contact Reader in Card Body CB 1B Card antenna CA in card body CB, ferrite in card body CB FIG. 1D Ferrite element FE in AM between module antenna MA and contact pad CP
3A, 4A Pseudo-dipole booster antenna BA without coupler coil CC
Fig. 4I, ferrite in J card body CB Fig. 6A Mobile phone sticker MPS with ferrite
Fig. 6B Ferrite shielding element 670, adhesive on both sides Fig. 8 (U.S. Patent Application No. 13 / 730,811) Card antenna CA mainly in the upper half of the card body CB
US patent application Ser. No. 13 / 600,140 filed Aug. 30, 2012 FIG. 2A Booster antenna BA without coupler coil CC FIG. 3 Booster antenna BA with coupler coil CC
3A to 3D Various configurations of coupler coil CC FIG. 4 Antenna module AM with BA having CC and module antenna MA
Fig. 5H Booster antenna with extension Fig. 5I-K Two booster antennas Fig. 6A-C BA arranged in upper half of card body CB

メタライズド・カードの構造
デュアル・インタフェース(DI)・スマート・カードを含むいくつかのスマート・カードは、実質的にカード本体のサイズの金属(またはメタライズド)上部層、または「フェース・プレート」を有する。金属層があるのは、金属層がカードと外部非接触読取り装置との間の結合を著しく低下させることがあるという理由で技術的に性質が悪い。それにもかかわらず、この機構は様々な目的のために重要となりうる。
Metallized Card Structure Some smart cards, including dual interface (DI) smart cards, have a metal (or metallized) top layer, or “face plate”, substantially the size of the card body. The presence of the metal layer is technically poor because the metal layer can significantly reduce the bond between the card and the external contactless reader. Nevertheless, this mechanism can be important for a variety of purposes.

図2は、例示的な「金属」(またはメタライズド)スマート・カードのいくつかの例示的な層を示す非常に一般化され簡単化された概略断面図である。層は、特定の順序を示すためではなく、参照目的のためにのみ番号付けされている。層は再配置することができる。いくつかの層は省略することができる。いくつかの層は、非金属スマート・カードまたはメタライズド・スマート・カードのいずれかに適用可能とすることができる。層のうちのいくつかは1つを超える層を含むことができる。ある層は他の層と結合させることができる。
層1 印刷されたシート、オーバレイかき傷防止など
層2 別個の金属層またはメタライズド・フォイル
層3 カプラ・コイルCCをもつブースタ・アンテナBA
層4 カード本体CB
層5 メタライズまたは非メタライズの補償フレーム(カード本体の後面)
層6 印刷されたシート、アンダーレイかき傷防止、磁気ストライプなど
FIG. 2 is a highly generalized and simplified schematic cross-sectional view illustrating several exemplary layers of an exemplary “metal” (or metallized) smart card. The layers are numbered for reference purposes only, not to indicate a specific order. The layers can be rearranged. Some layers can be omitted. Some layers may be applicable to either non-metallic smart cards or metallized smart cards. Some of the layers can include more than one layer. Some layers can be combined with other layers.
Layer 1 Printed sheet, overlay scratch protection, etc. Layer 2 Separate metal layer or metallized foil Layer 3 Booster antenna BA with coupler coil CC
Layer 4 Card body CB
Layer 5 Metallized or non-metallized compensation frame (back of card body)
Layer 6 Printed sheet, underlay scratch prevention, magnetic stripe, etc.

チップ・モジュール(CM)は、スマート・カード内に、すなわち、スマート・カードの前部(見たときに上部)表面からメタライズド・フォイル(層2)を通ってカード本体(層4)内に延びる窓「W」(開口)に配設されることが示されている。チップ・モジュール(CM)は、外部接触読取り装置とインタフェースするために前面に接触パッド(CP)を有する。チップ・モジュールは、カプラ・コイル(CC)をもつブースタ・アンテナ(BA)を介して外部非接触読取り装置とインタフェースするためのモジュール・アンテナ(MA)を有するデュアル・インタフェース(DI)・アンテナ・モジュール(AM)とすることができる。アンテナ・モジュール(AM)は、カプラ・コイル(CC)の内側区域内に嵌まることができる。図1と対照されたい。   The chip module (CM) extends into the smart card, that is, from the front (top when viewed) surface of the smart card, through the metallized foil (layer 2) and into the card body (layer 4). It is shown disposed in the window “W” (opening). The chip module (CM) has a contact pad (CP) on the front for interfacing with an external contact reader. The chip module is a dual interface (DI) antenna module with a module antenna (MA) for interfacing with an external contactless reader via a booster antenna (BA) with a coupler coil (CC) (AM). The antenna module (AM) can fit within the inner area of the coupler coil (CC). Contrast with FIG.

図2Aは、以下の層、構造体、および構成要素を有する、メタライズド・スマート・カード200の例示的なスタックアップ(一連の層)を示す。例示的な寸法が提示される。寸法はすべて近似である。厚さは、図における垂直寸法を表す。
− 上部層202は、250μm厚ステンレス鋼などの金属(またはメタライズド)層202とすることができ、「フェース・プレート」と呼ばれることがある。「層1」と対照されたい。この上部層202は、約50mm×80mmなどの全スマート・カードと同じ程度の大きさとすることができる。
− 40μm厚のポリウレタンなどの接着剤の層203
− 軟質(可撓性)フェライトの60μm厚シートなどのフェライト材料の層204
− 40μm厚のポリウレタンなどの接着剤の層205
− スペーサとして機能する(下方の層および構成要素を上方の層および構成要素から分離する)ことができる、50〜100μm厚PVCなどのプラスチック材料の層208
− カード本体(CB)として機能することができる、150〜200μm厚PVCなどのプラスチック材料の層210。「層4」と対照されたい。
− カプラ・コイル(CC)をもつブースタ・アンテナ(BA)を形成する、112μm直径ワイヤなどのワイヤ212。図1と対照されたい。説明を分かりやすくするために、1つのワイヤの断面のみが示されている。
− 印刷物、磁気ストライプなどを含むことができる、150μm厚PVCなどのプラスチック材料の層214
− オーバレイとして働くことができる、50μm厚PVCなどのプラスチック材料の層216
− スマート・カード200(層202、203、204、208、210、214、216)の全体の厚さは、約810μm(0.81mm)とすることができる。
FIG. 2A shows an exemplary stackup (sequence of layers) of a metallized smart card 200 having the following layers, structures, and components. Exemplary dimensions are presented. All dimensions are approximate. Thickness represents the vertical dimension in the figure.
The top layer 202 may be a metal (or metallized) layer 202, such as 250 μm thick stainless steel, sometimes referred to as a “face plate”. Contrast with “Layer 1”. This top layer 202 can be as large as an entire smart card, such as about 50 mm × 80 mm.
-Layer of adhesive 203, such as polyurethane, 40 μm thick
A layer 204 of ferrite material such as a 60 μm thick sheet of soft (flexible) ferrite
A layer 205 of adhesive, such as polyurethane, 40 μm thick
A layer 208 of plastic material, such as 50-100 μm thick PVC, which can function as a spacer (separate the lower layers and components from the upper layers and components)
A layer 210 of plastic material, such as 150-200 μm thick PVC, which can function as a card body (CB). Contrast with “Layer 4”.
A wire 212, such as a 112 μm diameter wire, forming a booster antenna (BA) with a coupler coil (CC). Contrast with FIG. For ease of explanation, only one wire cross section is shown.
A layer 214 of plastic material, such as 150 μm thick PVC, which can include prints, magnetic stripes, etc
A layer 216 of plastic material, such as 50 μm thick PVC, which can serve as an overlay
-The overall thickness of the smart card 200 (layers 202, 203, 204, 208, 210, 214, 216) may be about 810 μm (0.81 mm).

窓開口220(「W」)は、スマート・カード内に、すなわち、フェース・プレート202から介在層を通ってカード本体層210内に延びることができる。モジュール・アンテナ(MA)をもつデュアル・インタフェース(DI)・アンテナ・モジュール(AM)は窓開口220に配設することができる。図1と対照されたい。窓開口220は、層210を完全に通って延びることができ、その場合、アンテナ・モジュール(AM)は下層214によって支持されることになる。   A window opening 220 (“W”) can extend into the smart card, ie, from the face plate 202 through the intervening layer and into the card body layer 210. A dual interface (DI) antenna module (AM) with a module antenna (MA) can be disposed in the window opening 220. Contrast with FIG. The window opening 220 can extend completely through the layer 210, in which case the antenna module (AM) will be supported by the lower layer 214.

ブースタ・アンテナ(BA)のカプラ・コイル(CC)は、アンテナ・モジュール(AM)のモジュール・アンテナ(MA)と緊密に結合されるように窓開口220を囲むことができる。図1と対照されたい。代替として、カプラ・コイル(CC)は、アンテナ・モジュール(AM)のモジュール・アンテナ(MA)の真下にあるようにカード本体(CB)に配設することができる。   The coupler coil (CC) of the booster antenna (BA) can surround the window opening 220 so as to be tightly coupled with the module antenna (MA) of the antenna module (AM). Contrast with FIG. Alternatively, the coupler coil (CC) can be arranged in the card body (CB) so that it is directly under the module antenna (MA) of the antenna module (AM).

アンテナ・モジュール(AM)は、約12×13mm(および約0.6mm厚)の寸法とすることができる。フェース・プレート202の窓開口220(「W」)は、アンテナ・モジュール(AM)とほぼ同じサイズ、すなわち、約12×13mmとすることができる。この「ベースライン」構成において、チップ起動距離は約15mmでありうる。(チップ起動距離は読取り距離と同様であり、チップ・モジュールが外部読取り装置によって起動される(読取りのために)最大距離を示す。)一般的な計画として、大きいほど良いが、15mmはあまり良くなく、20mmまたは25mmはより良いことになる。メタライズド・スマート・カードのチップ起動距離は、金属フェース・プレート202(層1)に起因するブースタ・アンテナに関連する電磁界の減衰によって不利な条件を負っている。   The antenna module (AM) may be sized approximately 12 × 13 mm (and approximately 0.6 mm thick). The window opening 220 (“W”) of the face plate 202 can be approximately the same size as the antenna module (AM), ie, about 12 × 13 mm. In this “baseline” configuration, the chip activation distance can be about 15 mm. (Chip activation distance is similar to reading distance, indicating the maximum distance (for reading) that the chip module is activated by an external reader.) As a general plan, larger is better, but 15mm is less No, 20mm or 25mm would be better. The chip activation distance of the metallized smart card is adversely affected by the electromagnetic field attenuation associated with the booster antenna due to the metal face plate 202 (layer 1).

本発明の特徴によれば、フェース・プレート202の窓開口220をアンテナ・モジュール(AM)よりも著しく大きくなるようにして、遮蔽を相殺し、結合を増強し、それによって、起動距離を増加させる。例えば、アンテナ・モジュール(AM)が約12×13mmであると仮定すると、
− 窓開口220は、四方に約1mm拡大することができ、その結果、アンテナ・モジュール(AM)のまわりすべてに1mmの間隙(GAP)が存在する。これは、14×15mmを示し、30%大きい面積(それは間隙の面積である)を有する窓開口をもたらす。間隙(1mm)は、非拡大(12×13mm)の窓開口の横断寸法の約10%である。結果として生じるチップ起動距離は、約20mmとなりうる(ベースライン15mmに対して33%の増加)。
− 窓開口220は、四方に約2mm拡大することができ、その結果、アンテナ・モジュール(AM)のまわりすべてに1mmの間隙(GAP)が存在する。これは、16×17mmを示し、75%大きい面積(それは間隙の面積である)を有する窓開口をもたらす。間隙(2mm)は、非拡大の(12×13mm)窓開口の横断寸法の約20%である。結果として生じるチップ起動距離は、約22mmとなりうる(ベースライン15mmに対して50%の増加)。
In accordance with features of the present invention, the window opening 220 in the face plate 202 is made significantly larger than the antenna module (AM) to offset shielding and enhance coupling, thereby increasing the starting distance. . For example, assuming that the antenna module (AM) is about 12 × 13 mm,
The window opening 220 can be expanded by about 1 mm in all directions, so that there is a 1 mm gap (GAP) all around the antenna module (AM). This represents a window opening that is 14 × 15 mm and has a 30% larger area (which is the area of the gap). The gap (1 mm) is about 10% of the transverse dimension of the unexpanded (12 × 13 mm) window opening. The resulting chip activation distance can be approximately 20 mm (33% increase over baseline 15 mm).
The window opening 220 can be expanded about 2 mm in all directions, so that there is a 1 mm gap (GAP) all around the antenna module (AM). This represents 16 × 17 mm, resulting in a window opening with an area 75% larger (which is the area of the gap). The gap (2 mm) is about 20% of the transverse dimension of the unexpanded (12 × 13 mm) window opening. The resulting chip activation distance can be about 22 mm (50% increase over baseline 15 mm).

間隙を設け、窓開口を拡大させた結果が、以下の表にまとめられている(数値はすべて近似である)。   The results of providing a gap and enlarging the window opening are summarized in the following table (all numerical values are approximate).

Figure 2015513712
Figure 2015513712

より一般的には、窓開口220は、上述の例の約30%および75%の値を含めて、サイズを(アンテナ・モジュールAMとほぼ等しい公称寸法と対比して)少なくとも10%だけ増加させることができ、少なくとも100%まで増加させることができる。   More generally, the window opening 220 increases the size by at least 10% (compared to a nominal dimension approximately equal to the antenna module AM), including the values of about 30% and 75% in the above example. Can be increased to at least 100%.

アンテナ・モジュール(AM)と窓開口220の内側縁部との間の間隙(GAP)は、ブースタ・アンテナ(BA)のカプラ・コイル(CC)とアンテナ・モジュール(AM)のモジュール・アンテナ(MA)との間の著しく良好な結合を可能にすることができる。50%までの起動距離改善が示される。1mmおよび2mmの間隙サイズを説明したが、それらはそれぞれ10%および20%だけ窓開口を拡大させたことを示している。より一般的には、間隙は、少なくとも0.5mmとすることができ、少なくとも3mmまで含むことができる。   The gap (GAP) between the antenna module (AM) and the inner edge of the window opening 220 is the coupler coil (CC) of the booster antenna (BA) and the module antenna (MA) of the antenna module (AM). ) Can be significantly better. A start-up distance improvement of up to 50% is shown. While gap sizes of 1 mm and 2 mm have been described, they indicate that the window opening has been enlarged by 10% and 20%, respectively. More generally, the gap can be at least 0.5 mm and can include up to at least 3 mm.

フェライト層204は、さらに、フェース・プレート202による結合の減衰を低減させることによって結合を改善することができ、それは、ブースタ・アンテナBAとアンテナ・モジュールAMのモジュール・アンテナMAとの間に電磁界を集中させるのに役立つ。フェライト層204はフェース・プレート202の下面のできるだけ近くにあることが望ましい。別個のフェライト層204(および接着層203)を有するのではなく、フェライト粒子または粉末を接着剤と混合し、フェース・プレート202の下面上に噴霧または被覆し、それによって、介在接着層203を除去することができる。代替として、別個の層204の形態ではなく、フェライト材料は、スペーサ層208またはカード本体層210(構成によっては、スペーサ層208は省略されることがある)などの下層に埋め込まれたフェライトの粒子(ナノ粒子を含む)とすることができる。   The ferrite layer 204 can further improve the coupling by reducing the attenuation of the coupling by the face plate 202, which is an electromagnetic field between the booster antenna BA and the module antenna MA of the antenna module AM. Helps to focus. The ferrite layer 204 is preferably as close as possible to the lower surface of the face plate 202. Rather than having a separate ferrite layer 204 (and adhesive layer 203), ferrite particles or powder are mixed with the adhesive and sprayed or coated onto the lower surface of the face plate 202, thereby removing the intervening adhesive layer 203. can do. Alternatively, rather than in the form of a separate layer 204, the ferrite material may be a ferrite particle embedded in an underlying layer such as the spacer layer 208 or the card body layer 210 (the spacer layer 208 may be omitted in some configurations). (Including nanoparticles).

スペーサ層208は、単にフェース・プレート202をブースタ・アンテナ212から実用の範囲でできるだけ遠くに離しておく(スマート・カードの形状係数の範囲内で)ことにより、フェース・プレート202による結合の減衰を低減することによって結合を改善することもできる。   The spacer layer 208 simply attenuates the coupling by the face plate 202 by keeping the face plate 202 as far away as practical from the booster antenna 212 (within the shape factor of the smart card). Reduction can also improve the coupling.

フェース・プレート202の拡大された窓開口220、フェース・プレートと下方の層/構成要素との間のフェライト204、およびスペーサ層208の特徴に加えて、結合を改善するための様々な追加の特徴を、スマート・カードの層および/またはアンテナ・モジュールに組み込むことができ、例えば、限定はしないが、以下の通りである。   In addition to the features of the enlarged window opening 220 of the face plate 202, the ferrite 204 between the face plate and the underlying layer / component, and the spacer layer 208, various additional features to improve coupling. Can be incorporated into smart card layers and / or antenna modules, for example, but not limited to:

金属カードに対して、
− 図3A、B、Cに関してさらに詳細に説明するように、フェース・プレートに穿孔すること、
− ブースタ・アンテナ(BA)の下に補償フレームを設けること。層5(図2、上述)および図4A、4B(下述)と対照されたい。
For metal cards
-Drilling into the face plate as described in more detail with respect to Figs. 3A, B, C;
-Install a compensation frame under the booster antenna (BA). Contrast with layer 5 (FIG. 2, above) and FIGS. 4A, 4B (below).

カード本体層に対して、
− カード本体(CB)の枢要な場所にフェライトを配設すること、例えば、米国特許出願公開第20120074233号の図1B、4I、Jに開示されているものなど、
− カプラ・コイル(CC)のない疑似ダイポールとしてブースタ・アンテナ(BA)またはカード・アンテナ(CA)を構成し、モジュール・アンテナMAがブースタ・アンテナの内側巻線IWにのみ重なるようにアンテナ・モジュールAMを位置づけること、例えば、米国特許出願公開第20120038445号の図2C、米国特許出願公開第20120074233号の図3A、4A、および米国特許出願第13/600,140号の図2Aに開示されているものなど、
− カプラ・コイル(CC)をもつ疑似ダイポールとしてのブースタ・アンテナ(BA)を構成すること、例えば、米国特許出願第13/600,140号の図3、3A〜Dに開示されているものなど、図1、1A(上述)と対照されたい。
− ブースタ・アンテナ(BA)に「延長部」を設けること、例えば、米国特許出願第13/600,140号の図5Hに開示されているものなど
− 重なり合っているブースタ・アンテナ(BA)を設けること、例えば、米国特許出願第13/600,140号の図5I、J、Kに開示されているものなど
− 主としてスマート・カードの上部部分にブースタ・アンテナ(BA)を設け、下部の「エンボス加工」部分を空いたままにすること、例えば、米国特許出願第13/600,140号の図6A、B、C、米国特許出願第13/730,811号の図8、および米国特許出願第61/697,825号の図6Dに開示されているものなど
− モジュール・アンテナ(MA)およびカプラ・コイル(CC)が同心でないようにモジュール・アンテナ(MA)をカプラ・コイル(CC)からオフセットすること、例えば、2012年12月15日に出願された米国特許出願第61/737,746号の図7A、B、Cに開示されているものなど
− 図1A(上述)に示されている以外の方法でブースタ・アンテナ(BA)およびカプラ・コイル(CC)の巻線を形成し接続すること、例えば、2012年12月15日に出願された米国特許出願第61/737,746号の図8A〜Cに開示されているものなど
For the card body layer,
-Arranging ferrites at key locations on the card body (CB), such as those disclosed in FIGS. 1B, 4I, J of US 20120074233, etc.
An antenna module in which a booster antenna (BA) or a card antenna (CA) is configured as a pseudo-dipole without a coupler coil (CC), and the module antenna MA overlaps only with the inner winding IW of the booster antenna. Positioning the AM is disclosed, for example, in FIG. 2C of US Patent Publication No. 20120038445, FIGS. 3A and 4A of US Patent Publication No. 20120074233, and FIG. 2A of US Patent Application No. 13 / 600,140. Things, etc.
-Constructing a booster antenna (BA) as a pseudo-dipole with a coupler coil (CC), such as disclosed in FIGS. 3, 3A-D of US patent application Ser. No. 13 / 600,140, etc. Contrast with FIGS. 1, 1A (above).
-Providing an "extension" to the booster antenna (BA), such as that disclosed in Figure 5H of US patent application Ser. No. 13 / 600,140-providing an overlapping booster antenna (BA) Such as those disclosed in FIGS. 5I, J, and K of US patent application Ser. No. 13 / 600,140, etc.-a booster antenna (BA) is provided primarily in the upper portion of the smart card and the lower "embossing" Leaving the “processed” portion empty, eg, FIG. 6A, B, C of US patent application 13 / 600,140, FIG. 8 of US patent application 13 / 730,811, and US patent application Ser. 61 / 697,825, as disclosed in FIG. 6D, etc.-the module antenna (MA) and the coupler coil (CC) are not concentric Offsetting the antenna (MA) from the coupler coil (CC), for example, disclosed in FIGS. 7A, B, C of US Patent Application No. 61 / 737,746, filed Dec. 15, 2012. -Forming and connecting booster antenna (BA) and coupler coil (CC) windings in ways other than those shown in FIG. 1A (above), eg, filed on Dec. 15, 2012 US Patent Application No. 61 / 737,746 issued to FIGS. 8A-C, etc.

アンテナ・モジュール(AM)に対して、
− アンテナ・モジュール(AM)のモジュール・アンテナ(MA)と接触パッド(CP)との間にフェライト要素を配置すること、例えば、米国特許出願公開第20120074233号の図1Dおよび7C、D、Eに開示されているものなど
− モジュール・アンテナ(MA)に容量性スタブを追加すること、例えば、米国特許出願公開第20120038445号および米国特許出願公開第20120074233号の図2A、Bに開示されているものなど
− アンテナ・モジュール(AM)の接触パッド(CP)をトリミングおよび/または穿孔すること、例えば、米国特許出願第61/693,262号の図2〜5に開示されているものなど
− モジュール・アンテナ(MA)を2個の別個のコイルとして形成すること、例えば、米国特許出願61/693,262号の図6Aに開示されているものなど
− モジュール・アンテナ(MA)の2つの巻線を疑似ダイポール構成で接続すること、例えば、米国特許出願第61/693,262号の図6Bに開示されているものなど
For the antenna module (AM)
-Placing a ferrite element between the module antenna (MA) of the antenna module (AM) and the contact pad (CP), eg in FIGS. 1D and 7C, D, E of US 20120074233; What is disclosed, such as adding capacitive stubs to a modular antenna (MA), such as those disclosed in FIGS. 2A and B of US 20120038445 and US 20120074233. Trimming and / or drilling the contact pads (CP) of the antenna module (AM), such as those disclosed in FIGS. 2-5 of US patent application 61 / 693,262, etc. Forming the antenna (MA) as two separate coils, eg, US Such as that disclosed in FIG. 6A of patent application 61 / 693,262-connecting two windings of a module antenna (MA) in a pseudo-dipole configuration, eg US patent application 61 / 693,262 Disclosed in Fig. 6B

これらの特徴の様々な組合せを使用して、15mmのベースライン起動距離を約28mm以上に増加させ、約100%の改善を行い、チップ・モジュール(CM)と外部非接触読取り装置との間の通信の信頼性への対応する改善を行うことができる。上述で列記したこれらの特徴を非メタライズド(金属フェース・プレートがない)スマート・カードに組み込んで、起動および読取り距離を著しく改善することができることは本発明の範囲内にある。   Using various combinations of these features, the baseline activation distance of 15 mm is increased to about 28 mm or more, with an improvement of about 100%, between the chip module (CM) and the external contactless reader. Corresponding improvements to communication reliability can be made. It is within the scope of the present invention that these features listed above can be incorporated into a non-metallized (no metal face plate) smart card to significantly improve start-up and read distance.

製造
中間製品は、接着剤205を用いて下にあるスペーサ層208に接着されたフェライト204と、ブースタ・アンテナ212が中に嵌め込まれたカード本体層210とを含むことができる。この中間製品はプレラミネート化スタックまたは「プレラミネート」と呼ばれることがあり、約450μmの厚さを有することができる。
Manufacturing The intermediate product can include a ferrite 204 adhered to an underlying spacer layer 208 using an adhesive 205 and a card body layer 210 with a booster antenna 212 fitted therein. This intermediate product is sometimes referred to as a pre-laminated stack or “pre-laminate” and can have a thickness of about 450 μm.

プレラミネートは第2の製造業者に引き渡すことができ、第2の製造業者は、フェース・プレート202、底部PVCシート214、および底部オーバレイ216を施すことになる。フェース・プレート202は、開口220を事前穿孔する(さもなければ機械加工する)ことができる。結果として生じるスタックアップは、約940μm(0.94mm)のプレラミネートされた厚さを有し、ラミネーション(加熱および押しつけ)の後、約890μm(0.89mm)の最終厚さを有することができる。   The pre-laminate can be handed over to a second manufacturer who will apply the face plate 202, the bottom PVC sheet 214, and the bottom overlay 216. Face plate 202 can be pre-drilled (otherwise machined) with openings 220. The resulting stack-up has a pre-laminated thickness of about 940 μm (0.94 mm) and can have a final thickness of about 890 μm (0.89 mm) after lamination (heating and pressing). .

ラミネーション・プロセスにおいて、下にある材料(フェライト204、スペーサPVC208、カード本体PVC210など)が上の方に窓開口220中に拡大する(結果として生じるぎざぎざをスマート・カードの底部表面に引き起こす)のを防止するために、材料のプラグが最初に窓開口220に挿入される。プラグの材料は、PVC、または開口を製作するためにフェース・プレートから取り除かれた金属「スラグ」、または同様のものとすることができる。   In the lamination process, the underlying material (ferrite 204, spacer PVC 208, card body PVC 210, etc.) expands upward into window opening 220 (causing the resulting jagged surface on the bottom surface of the smart card). To prevent, a plug of material is first inserted into the window opening 220. The material of the plug can be PVC, or a metal “slag” removed from the face plate to create an opening, or the like.

一般に、ラミネーションの後、プラグ(金属の場合)は取り除かれる。プラグがPVCであった場合、それは所定位置に残したままとすることができる。次に、カプラ・コイル(CC)を損傷しないように注意して(当然)、アンテナ・モジュールの凹部をスマート・カードの層(フェライト204、スペーサPVC208、カード本体PVC210)に機械加工することができる。   Generally, after lamination, the plug (in the case of metal) is removed. If the plug was PVC, it can be left in place. The antenna module recess can then be machined into a smart card layer (ferrite 204, spacer PVC 208, card body PVC 210), taking care not to damage the coupler coil (CC). .

フェース・プレート(202)の穿孔
「メタライズ層」(「ML」)と呼ばれることもあるフェース・プレート(202)は、結合を改善するために穿孔することができ、これは、通常、ラミネーションのためにフェース・プレートをスタックに付け加える前に、例えば、窓(220)の形成に関連して、行われることになる。言い換えれば、スマート・カードのメタライズ層によって引き起こされる遮蔽を相殺するために、メタライズ層に穿孔し、結合コイル(CC)のほぼ真上にある窓(220)のまわり、および/またはブースタ・アンテナBAの外側巻線OWおよび内側巻線IWのほぼ真上にあるメタライズ層MLの周辺のまわりなどの場所の材料を取り除くことができる。これらの場所でメタライズ層MLにスロットおよび孔などを穿孔すると、例えば、磁束線の放射を容易にすることなどによって、電磁界がよりよく動作するようになる。穿孔の設計は、スマート・カードの美しさを追加することができ、光学的(可視)セキュリティの特徴を与えることができる。
Perforation of the face plate (202) The face plate (202), sometimes referred to as a "metallized layer"("ML"), can be perforated to improve bonding, which is usually for lamination Before the face plate is added to the stack, for example, in connection with the formation of the window (220). In other words, to counteract the shielding caused by the smart card metallization layer, the metallization layer is perforated, around the window (220) approximately directly above the coupling coil (CC), and / or the booster antenna BA. The material in places such as around the periphery of the metallization layer ML that is almost directly above the outer winding OW and the inner winding IW can be removed. When slots and holes are drilled in the metallized layer ML at these locations, the electromagnetic field will operate better, for example, by facilitating the emission of magnetic flux lines. The perforation design can add the beauty of a smart card and can provide optical (visible) security features.

図3Aは、細長いスリット322の形態の穿孔(または開口)のパターンをフェース・プレート302(202と対照されたい)の周辺のまわりに、例えば、レーザ・エッチングなどによって形成できることを示す。スリット322は、ブースタ・アンテナBAと外部非接触読取り装置(図1)のアンテナとの間の結合を増強させるためにブースタ・アンテナBA(図1)の上に(または下に)位置合わせすることができる。   FIG. 3A shows that a pattern of perforations (or openings) in the form of elongated slits 322 can be formed around the periphery of the face plate 302 (to be contrasted with 202), such as by laser etching. The slit 322 should be aligned above (or below) the booster antenna BA (FIG. 1) to enhance the coupling between the booster antenna BA and the antenna of the external contactless reader (FIG. 1). Can do.

図3Aは、孔324の形態の穿孔(または開口)のパターンを、フェース・プレート302(202、さらに「層2」と対照されたい)の開口320(220と対照されたい)の周辺のまわりに、レーザ・エッチングなどによって形成できることを示す。これらの穿孔は、カプラ・コイルCC(212)とアンテナ・モジュールAMのモジュール・アンテナMAとの間の結合を増強させるために、カプラ・コイルCC(図1)の上に(または下に)位置合わせすることができる。   FIG. 3A shows a pattern of perforations (or openings) in the form of holes 324 around the perimeter of the opening 320 (contrast with 220) of the face plate 302 (202, further contrast with “Layer 2”). It can be formed by laser etching or the like. These perforations are located above (or below) the coupler coil CC (FIG. 1) to enhance the coupling between the coupler coil CC (212) and the module antenna MA of the antenna module AM. Can be combined.

図3Bは、メタライズ層(フェース・プレート)302の穿孔(または開口)322および324の代替パターンを示す。ここで、フェース・プレートAの周辺のまわりの穿孔322は孔の形態であり、窓開口320のまわりの穿孔324はスリットの形態である。   FIG. 3B shows an alternative pattern of perforations (or openings) 322 and 324 in the metallization layer (face plate) 302. Here, the perforations 322 around the periphery of the face plate A are in the form of holes and the perforations 324 around the window opening 320 are in the form of slits.

図3Cは、メタライズ層(フェース・プレート)302の穿孔(または開口)324の代替パターンを示す。ここで、開口324は、窓開口320のまわりに分配された(窓開口320を中心とした)次第に増加する半径のいくつかのアーク・セグメントである。   FIG. 3C shows an alternative pattern of perforations (or openings) 324 in the metallization layer (face plate) 302. Here, the openings 324 are a number of arc segments of increasing radius (centered around the window openings 320) distributed around the window openings 320.

穿孔(または開口)322および324は、スリットもしくは孔、または他の形状であるかにかかわらず、孔は美的に心地よいパターンで配置することができ、セキュリティ(反偽造)方策として働くこともできる。フェース・プレート302の穿孔(または開口)322および324は、パールの人工(プラスチック)母体(artificial (plastic) mother)などの、好ましい非金属の視覚的に対照をなす材料で充填することができる。   Regardless of whether the perforations (or openings) 322 and 324 are slits or holes, or other shapes, the holes can be arranged in an aesthetically pleasing pattern and can also serve as a security (anti-counterfeit) measure. The perforations (or openings) 322 and 324 of the face plate 302 can be filled with a preferred non-metallic, visually contrasting material, such as pearl's artificial (plastic) mother.

カード本体CBの寸法は、(約50mm×80mm)
幅 85.47mm〜85.72mm
高さ 53.92mm〜54.03mm
厚さ 0.76mm+0.08mm
とすることができる。
The size of the card body CB is (about 50mm x 80mm)
Width 85.47mm-85.72mm
Height 53.92mm-54.03mm
Thickness 0.76mm + 0.08mm
It can be.

フェース・プレート302(またはメタライズ層ML)は、約86mm×54mmの寸法とすることができる。フェース・プレート302の開口320(または「W」)は、約8mm×10mmの寸法とすることができる。(図2Aの説明では、アンテナ・モジュールAMおよびフェース・プレート202の窓開口220の他の例示的な寸法が示され表にされている。)カード本体CB(またはメタライズ層ML)の周辺区域は、カード本体CB(またはメタライズ層)の縁部中に/縁部から5〜10mm延びる、言い換えれば、全カード本体の周辺まで全体的にではなく延びることができる。   The face plate 302 (or metallization layer ML) can be approximately 86 mm × 54 mm in size. The opening 320 (or “W”) of the face plate 302 can be approximately 8 mm × 10 mm in size. (In the description of FIG. 2A, other exemplary dimensions of the antenna module AM and the window opening 220 of the face plate 202 are shown and tabulated.) The peripheral area of the card body CB (or metallization layer ML) is , Extending into / from the edge of the card body CB (or metallization layer) 5-10 mm, in other words, it can extend to the periphery of the entire card body, but not entirely.

図3Aおよび3Bに示すように、フェース・プレート302の周辺区域のまわりに配設された複数の(20〜60個以上などの)開口322が存在しうる。開口322は、周辺区域の金属材料の量を約25%〜50%減少させることができ、それによって、ブースタ・アンテナBAと外部非接触読取り装置との間のより良好な結合を可能にする。   As shown in FIGS. 3A and 3B, there may be a plurality of apertures 322 (such as 20-60 or more) disposed around the peripheral area of the face plate 302. The opening 322 can reduce the amount of metallic material in the surrounding area by about 25% to 50%, thereby allowing better coupling between the booster antenna BA and the external contactless reader.

同様に、フェース・プレート302の窓開口320のまわりに配設された複数の(10〜30個以上などの)開口324が存在しうる。開口Bは、この区域の金属材料の量を約25%〜50%減少させることができ、それによって、カプラ・コイルCCとアンテナ・モジュールAMのモジュール・アンテナMAとの間のより良好な結合を可能にする。   Similarly, there may be a plurality (such as 10-30 or more) of openings 324 disposed around the window openings 320 of the face plate 302. The aperture B can reduce the amount of metallic material in this area by about 25% to 50%, thereby providing a better coupling between the coupler coil CC and the module antenna MA of the antenna module AM. to enable.

カード本体の層への追加および代替の変更
補償ループ
図4Aは、導電性「補償ループ」CLがブースタ・アンテナBA(層3)の背後に配設され(図2の層5などに)、カード本体CBの周辺のまわりを延びることができることを示している。補償ループCLは、2つの自由端と、それらの間の間隙(「gap」)とを有する開ループとすることができる。補償ループCLは、銅クラッドで製作することができる、支持層上に印刷することができる、等。
Card Body Layer Additions and Alternative Changes Compensation Loop FIG. 4A shows that a conductive “compensation loop” CL is placed behind booster antenna BA (layer 3) (such as layer 5 in FIG. 2) It shows that it can extend around the periphery of the body CB. Compensation loop CL may be an open loop having two free ends and a gap (“gap”) between them. The compensation loop CL can be made of copper clad, printed on a support layer, etc.

図4Bは、補償ループCLがフェライト材料を含むことができることを示しており、その場合、フェライトは電気導体でない(銅と対比して)ので、ループは閉じることができ、間隙および自由端はない。   FIG. 4B shows that the compensation loop CL can include a ferrite material, in which case the ferrite is not an electrical conductor (as opposed to copper) so that the loop can be closed and there is no gap and free end. .

補償ループは「フレーム」と呼ばれることがある。ブースタ・アンテナBA(図1)の裏面上の補償フレームは、共振周波数の安定化に役立つことができる。   The compensation loop is sometimes referred to as a “frame”. The compensation frame on the back side of the booster antenna BA (FIG. 1) can help stabilize the resonant frequency.

補償ループCLは、ブースタ・アンテナBAに加えて使用することができる。ブースタ・アンテナBAは、インレイ基板の一方の側に埋め込むことができ、一方、補償フレームは、インレイ基板の反対側にインクジェット印刷するか、または接着的に取り付けることができる。補償ループCLは、サブトラクティブ(材料のエッチング除去)プロセスまたはアディティブ(材料の堆積)プロセスを使用して装着することができる。   The compensation loop CL can be used in addition to the booster antenna BA. The booster antenna BA can be embedded on one side of the inlay substrate, while the compensation frame can be inkjet printed or adhesively attached to the opposite side of the inlay substrate. The compensation loop CL can be mounted using a subtractive (material etch away) process or an additive (material deposition) process.

フェライト
フェライト層は、一緒にラミネートすることができ、ブースタ・アンテナBAの裏面の銅補償ループCLと共同してブースタ・アンテナBAの共振周波数を安定化させることができる。トラックはある位置で切断する(間隙を有する)ことができる。
Ferrite The ferrite layers can be laminated together and can stabilize the resonant frequency of the booster antenna BA in conjunction with the copper compensation loop CL on the back side of the booster antenna BA. The track can be cut (with a gap) at a certain position.

ラミネーションおよび高熱を使用して、フェライト粒子を一緒に焼結させ、連続的な経路とすることができる。高熱および超高圧の下でフェライト粒子をラミネートすることにより、PC、PVC、PETGなどの薄いカード材料膜は、アンテナをもつフェライト・インレイを生成する。インレイはフェライトのいくつかの層からなることができる。印加された温度および圧力のため、粒子は焼結されて、フェライトの絶縁層が形成される。   Lamination and high heat can be used to sinter the ferrite particles together into a continuous path. By laminating ferrite particles under high heat and ultra high pressure, a thin card material film such as PC, PVC, PETG produces a ferrite inlay with an antenna. The inlay can consist of several layers of ferrite. Due to the applied temperature and pressure, the particles are sintered to form an insulating layer of ferrite.

インレイ基板上にフェライト・ナノ粒子または粉末を堆積させることにより、磁束線を曲げ、スマート・カード本体の印刷された層のメタライゼーションまたはカード本体のRFIDアンテナに近接する金属層によって引き起こされる遮蔽の効果を補償し、ブースタ・アンテナをもつプレラミネート化インレイ、または複合インレイ層を形成するためにRFID構成要素と一緒にラミネートされたフェライトの1つまたはいくつかの下層をもつトランスポンダが形成される。   By depositing ferrite nanoparticles or powder on the inlay substrate, the effect of shielding is caused by bending the magnetic flux lines and metallization of the printed layer of the smart card body or the metal layer close to the RFID antenna of the card body And a transponder with one or several underlayers of ferrite laminated together with RFID components to form a pre-laminated inlay with a booster antenna or a composite inlay layer.

フェライト・ナノ粒子または粉末は、湿式または乾式噴霧により基板層に塗布することができる。湿式噴霧の場合、フェライトは、溶媒または水溶性/界面活性剤液体中で粒子を音波処理することにより準備される液相分散中で懸濁される。粒子は、さらに、液体中の粒子の懸濁を維持するために立体被包(steric wrap)を有することができる。フェライト球体の平均結晶粒子サイズは、フィルタ処理によって、およびある期間にわたる音波処理の程度によって決定することができる。(音波処理は、音、通常、超音波エネルギーを与えて、サンプル中の粒子を撹拌する動作である。)   Ferrite nanoparticles or powder can be applied to the substrate layer by wet or dry spraying. In the case of wet spraying, the ferrite is suspended in a liquid phase dispersion prepared by sonicating the particles in a solvent or water soluble / surfactant liquid. The particles can further have a steric wrap to maintain suspension of the particles in the liquid. The average crystal grain size of the ferrite spheres can be determined by filtering and by the degree of sonication over a period of time. (Sonication is the action of stirring particles in a sample by applying sound, usually ultrasonic energy.)

ナノサイズ・フェライト粒子の焼結は、インレイを構成する合成層のホット・ラミネーション中に生じる。ラミネーション・プロセスは、高圧力下での加熱および冷却を含む。フェライト被覆基板またはフォイルのいくつかの層は、強磁性特性を増強させるために使用することができる。バルク・フェライト微粒と異なり、ナノ粒子は、合成基板のガラス転移温度と一致する非常に低い焼結温度を有する。ラミネーションの後の追加の熱処理が必要とされることがある。   Sintering of nano-sized ferrite particles occurs during hot lamination of the synthetic layer that forms the inlay. The lamination process includes heating and cooling under high pressure. Several layers of ferrite-coated substrates or foils can be used to enhance the ferromagnetic properties. Unlike bulk ferrite granules, nanoparticles have a very low sintering temperature consistent with the glass transition temperature of the synthetic substrate. Additional heat treatment after lamination may be required.

カード本体に組み込まれる追加の機構
上記のように、様々な追加の機構を、スマート・カードの本体(金属または非金属(典型的な)の種類にかかわらず)に様々な組合せで組み込み、ブースタ・アンテナを介する外部非接触読取り装置とのモジュール・アンテナの電磁結合を増強し、それによって、起動および読取り距離を「許容」レベルに増加させることができる。これらの増強は、主に、上述で詳細に説明した金属フェース・プレート(202、302)などのスマート・カードの他の構成要素またはアンテナ・モジュール(AM)の金属接触パッド(CP)によって生成される悪影響を相殺するように働くことができ、スマート・カードの他の構成要素または金属接触パッド(CP)は、以下で若干詳細に説明するように結合を増強させるように変更することもできる。カード関連機構のうちのいくつかは、
− 米国特許出願公開第20120074233号の図1B、4I、Jに開示されているものなどのカード本体(CB)の枢要な場所にフェライトを配設すること、および
− いくつかの変形が上述されたブースタ・アンテナ(BA)の様々な構成
を含むことができる。
Additional mechanisms built into the card body As mentioned above, various additional mechanisms can be built into the smart card body (regardless of metal or non-metal (typical) type) in various combinations, The electromagnetic coupling of the module antenna with the external contactless reader via the antenna can be enhanced, thereby increasing the starting and reading distance to an “acceptable” level. These enhancements are mainly generated by other components of the smart card, such as the metal face plates (202, 302) described in detail above, or the metal contact pads (CP) of the antenna module (AM). Other components of the smart card or metal contact pads (CP) can also be modified to enhance the coupling as will be described in some detail below. Some of the card-related mechanisms are
-Placing ferrites at key locations on the card body (CB), such as those disclosed in Figures 1B, 4I, J of U.S. Patent Application Publication No. 20120074233; and-several variants have been described above Various configurations of booster antennas (BA) can be included.

レーザ・エッチング、およびアンテナ・モジュールへの変更
アンテナ・モジュールAMのモジュール・アンテナMAを形成することなどのために金属などの材料を層から取り除くのに化学エッチングの代わりにレーザ・エッチングを使用することが非常に簡潔に言及される。このプロセスのより完全な説明は、2012年1月23日に出願された米国特許出願第61/589,434号、2012年4月4日に出願された米国特許出願第61/619,951号、および2012年8月25日に出願された米国特許出願第61/693,262号に見いだすことができる。
Laser etching and change to antenna module Using laser etching instead of chemical etching to remove material such as metal from the layer, such as to form module antenna MA of antenna module AM Is mentioned very briefly. A more complete description of this process can be found in US Patent Application No. 61 / 589,434, filed January 23, 2012, and US Patent Application No. 61 / 619,951, filed April 4, 2012. , And U.S. Patent Application No. 61 / 693,262, filed August 25, 2012.

ISO標準チップ・カード・モジュールの制限寸法内に10から12回の巻回をもつアンテナを化学エッチングすることが、米国特許出願公開第2010/0176205号に説明されている。接触および非接触インタフェースをもつそのようなアンテナ・モジュールは、非接触モードで読取り装置と通信するブースタ・アンテナと誘導結合するためにカード本体に差し込まれる。   Chemical etching of antennas having 10 to 12 turns within the limit dimensions of an ISO standard chip card module is described in US 2010/0176205. Such an antenna module with contact and contactless interfaces is plugged into the card body for inductive coupling with a booster antenna that communicates with the reader in contactless mode.

スマート・カード・モジュールのサイズへの制限(例えば、13mm×11.8mm)のために、アンテナを形成する巻数は、モジュール基板に取り付けられ接合されるシリコン・ダイの中心位置を囲む空間に制限される。この基板は、一般に、モジュールのフェースアップ側の接触メタライゼーション層およびフェースダウン側の接合メタライゼーション層を伴ってエポキシ・ガラスで製作される。化学エッチングされるアンテナは、通常、フェースダウン側に形成される。   Due to limitations on the size of the smart card module (eg 13mm x 11.8mm), the number of turns forming the antenna is limited to the space surrounding the center position of the silicon die attached and bonded to the module substrate. The This substrate is typically made of epoxy glass with a contact metallization layer on the face-up side of the module and a bonding metallization layer on the face-down side. The antenna to be chemically etched is usually formed on the face-down side.

化学エッチングにより誘導アンテナを生成する際の別の制限は、リソグラフィプロセスを使用して経済的に達成できるトラック間の最小ピッチ(または間隔)である。スーパー35mmテープ上のエッチング・アンテナのトラック(隣接する)間の最適ピッチ(または間隔)は、約100μmである。(本明細書で使用する「ピッチ」という用語は、トラック中心線間の中心間寸法または単位長さ当りのトラックの数の従来の意味ではなく、隣接する導電性トラック間の間隔を指すことがある。)   Another limitation in producing induction antennas by chemical etching is the minimum pitch (or spacing) between tracks that can be achieved economically using a lithographic process. The optimum pitch (or spacing) between the tracks (adjacent) of the etched antenna on super 35 mm tape is about 100 μm. (As used herein, the term “pitch” refers to the spacing between adjacent conductive tracks, rather than the traditional meaning of the center-to-center dimension between track centerlines or the number of tracks per unit length. is there.)

モジュール・アンテナなどのアンテナ構造体は、銅クラッド・ラミネートをレーザ・エッチングすることによって形成することができ、それにより、RFIDスマート・カード・チップ・モジュールの不可欠な部分が形成される。レーザ・エッチングを使用すると、従来の化学エッチングを使用して達成できるピッチ係数の制限が解決され、アンテナを形成する巻数を大幅に増加させることができるという結果と、結果として生じる性能上の利益を伴うことができる。化学エッチングに対してレーザを使用すると、より大きい面積を必要とする化学エッチング・アンテナと実質的に同じ電気特性を有するレーザ・エッチング・アンテナの占有面積を著しく低減させることができるようになり、標準接着テープを使用して、カード本体に設けられた凹部にアンテナ・チップ・モジュールを容易に配置し接着することができるようになる。   An antenna structure, such as a module antenna, can be formed by laser etching a copper clad laminate, thereby forming an integral part of the RFID smart card chip module. The use of laser etching solves the pitch factor limitations that can be achieved using conventional chemical etching, resulting in a significant increase in the number of turns forming the antenna and the resulting performance benefits. Can accompany. The use of lasers for chemical etching can significantly reduce the footprint of laser etched antennas that have substantially the same electrical characteristics as chemical etched antennas that require larger areas. Using the adhesive tape, the antenna chip module can be easily arranged and bonded to the recess provided in the card body.

レーザ・エッチングされる材料は、両側が銅フォイルで被覆された(17μm+17μm)、エポキシ・ガラスおよび硬化ハロゲン・フリー・エポキシ樹脂から製作された標準プリプレグ・ラミネート(110μm)を含むことができ、非接触およびデュアル・インタフェース・スマート・カード・モジュールを行と列でスーパー35mmチップ・キャリア・テープ上で生成するのに使用することができる。キャリア・テープは、移送のためのスプロケットおよび位置決め孔を備えることができ、上部および底部メタライゼーション層を電気的に接続する垂直相互接続のための孔の打ち抜きは、レーザ加工の前に実施することができる。   The material to be laser etched can include a standard prepreg laminate (110 μm) made from epoxy glass and hardened halogen-free epoxy resin coated on both sides with copper foil (17 μm + 17 μm), non-contact And dual interface smart card modules can be used to produce on a super 35 mm chip carrier tape in rows and columns. The carrier tape can be equipped with sprockets and positioning holes for transfer, and punching holes for vertical interconnects that electrically connect the top and bottom metallization layers should be performed before laser processing Can do.

モジュール部位ごとのアンテナ構造体は、UVまたは緑色のナノ秒またはピコ秒レーザを使用して、17μmの厚さを有する銅クラッド「シード」層(プリプレグのフェースダウン側)にレーザ・エッチングされ(分離技法)、トラック間の距離はレーザビームの幅の約25μmに寸法的に等しい。フェースアップ側に、銅の無電解メッキとニッケルおよび金の電気メッキとに備えて、接触区域をさらにレーザ・エッチングすることができる。銅シード層のレーザ・エッチングの後、フェースダウン側にアンテナ部位をもつテープはさらに加工される。残留したレーザ除去粒子を取り除き、メッキ接着の準備をするためのサンド・ブラスティング、垂直相互接続のスルーホール・メッキを支援するための炭素の堆積、ドライフィルム貼付けおよびフォト・マスキング・プロセス、テープの両側でトラックの厚さを増加させるための銅の無電解堆積(Cu≒6μm)、酸化を防止するためのニッケルおよびニッケル・リン(Ni/NiP≒9μm)またはニッケル(Ni≒9μm)、およびパラジウム/金または金(Pd/AuまたはAu−0.1μm/0.03μmまたは0.2μm)の電気メッキ。   The antenna structure for each module site is laser etched (separated) into a copper clad “seed” layer (face-down side of the prepreg) having a thickness of 17 μm using a UV or green nanosecond or picosecond laser. Technique), the distance between the tracks is dimensionally equal to about 25 μm of the width of the laser beam. On the face-up side, the contact area can be further laser etched in preparation for copper electroless plating and nickel and gold electroplating. After laser etching of the copper seed layer, the tape with the antenna site on the face down side is further processed. Sand blasting to remove residual laser-removed particles and prepare for plating adhesion, carbon deposition to assist vertical interconnect through-hole plating, dry film application and photo masking process, tape Electroless deposition of copper (Cu≈6 μm) to increase track thickness on both sides, nickel and nickel phosphorus (Ni / NiP≈9 μm) or nickel (Ni≈9 μm) and palladium to prevent oxidation / Electroplating of gold or gold (Pd / Au or Au-0.1 μm / 0.03 μm or 0.2 μm).

両側に銅のシード層をもつ標準の事前含浸ラミネートを使用することによって、フェースアップ側に接触パッドを、およびフェースダウン側にアンテナ構造体をレーザ・エッチングし、その後、テープを銅で無電解メッキし、ニッケルおよび金で電気メッキすることが可能である。この技法の主要な利点は、トラック間の機構ピッチ・サイズ(間隔)の低減、および標準スマート・カード・チップ・モジュールの制限区域内の許容巻数の必然的な増加である。   Laser etch the contact pads on the face-up side and the antenna structure on the face-down side by using a standard pre-impregnated laminate with copper seed layers on both sides, then electrolessly plating the tape with copper And can be electroplated with nickel and gold. The main advantage of this technique is a reduction in the mechanism pitch size (spacing) between tracks, and the inevitable increase in the number of turns allowed in the restricted area of a standard smart card chip module.

接触パッド(CP)の変更
前述の2012年8月25日に出願された米国特許出願第61/693,262号は、金属接触パッド(CP)によって引き起こされることがある電磁結合の減衰を相殺するためにデュアル・インタフェース(DI)・アンテナ・モジュール(AM)の接触パッド(CP)を変更する様々な方法(その出願の図2A〜D、3A〜B、4A〜B、5A〜Bを参照)を開示している。その出願で示された1つの例(図3A)では、接触パッド(CP)のうちの少なくともいくつかは、読取り距離への良い効果(増加)を達成するために、結合コイルCCの「カバレージ」と呼ばれるものを減少させるために孔またはスロットなどを穿孔することができる。接触パッド(CP)の穿孔は、フェース・プレート302の開口324と同様の目的のために働く。両方の機構(穿孔された接触パッド、穿孔されたフェース・プレート)を実装することができる。
Contact Pad (CP) Modification US Patent Application No. 61 / 693,262, filed on August 25, 2012, described above, cancels electromagnetic coupling attenuation that may be caused by a metal contact pad (CP). Various ways of changing the contact pad (CP) of a dual interface (DI) antenna module (AM) for the purpose (see FIGS. 2A-D, 3A-B, 4A-B, 5A-B of that application) Is disclosed. In one example shown in that application (FIG. 3A), at least some of the contact pads (CP) have “coverage” of the coupling coil CC to achieve a good effect (increase) on the read distance. Holes or slots can be drilled to reduce what is called. The perforation of the contact pad (CP) serves the same purpose as the opening 324 in the face plate 302. Both mechanisms (perforated contact pads, perforated face plates) can be implemented.

本明細書で使用する「カバレージ面積」(または「カバレージ」)という用語は、モジュール・アンテナ(MA)から見てモジュール・テープの反対側にある接触パッド(CP)がどれくらいモジュール・アンテナ(MA)と重なるかを参照する。カバレージ面積は、0%(重なりがない、MAが完全にCPの周囲の外側に位置している場合など)と、ほとんど100%(実質的に全体的に重なる、モジュールMAが完全に接触パッド(CP)の周囲の内部に位置しているが、パッド間の間隙が100%のわずか下まで数値を減少させる場合など)との間とすることができる。それに関連づけて、「コイル露出」という用語は、接触パッド(CP)の区域内に位置しているモジュール・アンテナ(A)のどのくらいが接触パッド間の間隙などを通って露出されるかを参照する。コイル露出は、ほとんど0%(唯一の露出がパッド間の間隙による)から100%(モジュール・アンテナMAが完全に接触パッドの周囲の外側に位置している場合など)の間にありうる。   As used herein, the term “coverage area” (or “coverage”) refers to how much the contact pad (CP) is on the opposite side of the module tape from the module antenna (MA). To see if they overlap. The coverage area is 0% (no overlap, such as when the MA is completely outside the perimeter of the CP) and almost 100% (substantially entirely overlapping, the module MA is completely contact pad ( CP), but the gap between the pads may be between 100% and 100%). Correspondingly, the term “coil exposure” refers to how much of the module antenna (A) located within the area of the contact pad (CP) is exposed, such as through a gap between the contact pads. . The coil exposure can be between almost 0% (the only exposure is due to the gap between the pads) to 100% (such as when the module antenna MA is located completely outside the perimeter of the contact pads).

図5(米国特許出願第61/693,262号の図1Aに相当する)は、モジュール・テープ(MT)のフェースアップ側の接触パッド(CP)の典型的なレイアウトを示す。接触パッド(CP)は、パッドの所望のパターンを示すように化学的にまたはレーザ(アブレーション)でエッチングされた銅などの導電性材料の層(一般に、保護のための他の導電層をもつ)を含むことができる。アンテナ・モジュール(AM)の全体寸法は約15mm×15mmとすることができる。カード本体(CB)の全体寸法は約50mm×80mmとすることができる。接触パッド(CP)の全体寸法およびパターンはISO7816で指定することができる。例えば、パターン接触パッド(CP)は、モジュール・テープ(MT)のフェースアップ側で約10mm×13mmの寸法の区域を占めることができ、約30μmの厚さを有することができる。図5は、モジュール・テープMTの開口を通して露出される7つの接触パッド(CP)を示す。   FIG. 5 (corresponding to FIG. 1A of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows a typical layout of contact pads (CP) on the face-up side of a module tape (MT). A contact pad (CP) is a layer of conductive material such as copper (generally with other conductive layers for protection) that has been chemically or laser (ablated) etched to show the desired pattern of pads. Can be included. The overall dimensions of the antenna module (AM) can be about 15 mm × 15 mm. The overall size of the card body (CB) can be about 50 mm × 80 mm. The overall dimensions and pattern of the contact pad (CP) can be specified in ISO7816. For example, the pattern contact pad (CP) can occupy an area measuring about 10 mm × 13 mm on the face-up side of the module tape (MT) and can have a thickness of about 30 μm. FIG. 5 shows seven contact pads (CP) exposed through the openings in the module tape MT.

図5において、接触パッド(CP)から見てモジュール・テープMTの反対側に配設されたモジュール・アンテナ(MA)は、破線で示されている。この例では、カバレージ面積は、実質的に100%(モジュール・アンテナMAは、隣接するパッド間の小さい間隙を除いて、接触パッド(CP)によって完全に覆われる)であり、コイル露出は、実質的に0%(隣接するパッド間の小さい間隙に最小のコイル露出のみがある)である。それ故に、接触パッドCPは、ブースタ・アンテナBA(またはカード・アンテナCA)とアンテナ・モジュール(AM)のモジュール・アンテナ(MA)との間の信号を遮蔽する(減衰させる)。   In FIG. 5, the module antenna (MA) disposed on the opposite side of the module tape MT when viewed from the contact pad (CP) is indicated by a broken line. In this example, the coverage area is substantially 100% (the module antenna MA is completely covered by the contact pads (CP) except for a small gap between adjacent pads) and the coil exposure is substantially 0% (there is only minimal coil exposure in a small gap between adjacent pads). Therefore, the contact pad CP shields (attenuates) the signal between the booster antenna BA (or card antenna CA) and the module antenna (MA) of the antenna module (AM).

米国特許第8,100,337号(2012、SPS)は、特にチップ・カードのためのダブル通信インタフェースをもつ電子モジュール(11)を開示しており、前記モジュールは、第1に、読取り装置の接触部との接触によって機能することを可能にする電気接触端子ブロック(17)を備えた基板(27)を含み、第2に、少なくとも1回の巻回(13)を含むアンテナを含み、その端子が、モジュール(11)の一方の面に位置する超小型電子チップの端子に接続される。このモジュール(11)は、アンテナ巻回(13)が、電気接触部(17)によって覆われる区域の実質的に外側に位置しており、その結果、端子ブロックの電気接触部がアンテナ向けの信号に対して電磁遮蔽を構成しないことを特徴とする。これは、特に、接触部をもつおよび接触部をもたないダブル通信インタフェースを有するチップ・カードの製造に適用される。   U.S. Pat. No. 8,100,337 (2012, SPS) discloses an electronic module (11) with a double communication interface, in particular for a chip card, said module being first of the reader Including a substrate (27) with an electrical contact terminal block (17) that allows it to function by contact with a contact portion, and secondly, including an antenna including at least one turn (13); The terminals are connected to the terminals of the microelectronic chip located on one side of the module (11). In this module (11), the antenna winding (13) is located substantially outside the area covered by the electrical contact (17) so that the electrical contact of the terminal block is a signal for the antenna. The electromagnetic shielding is not configured. This applies in particular to the manufacture of chip cards with a double communication interface with and without contacts.

請求項1
チップ・カードのためのダブル通信インタフェースをもつ電子モジュールであって、
読取り装置の接触部との接触によって機能することを可能にする電気接触端子ブロックを含む基板と、
前記電子モジュールの表面上に少なくとも1回の巻回を含み、その端子が前記モジュールの一方の面に位置する超小型電子チップの端子に接続されるアンテナと
を含み、
前記アンテナの前記少なくとも1回の巻回が、前記電気接触部によって覆われる第2の区域の実質的に外側の前記電子モジュールの前記表面の第1の区域上に位置しており、前記モジュールが、前記端子ブロックの前記電気接触部の区域の外側に位置する複数の突起を、前記アンテナ巻回を支える面と反対の前記基板の面に有する、電子モジュール。
Claim 1
An electronic module with a double communication interface for a chip card,
A substrate including an electrical contact terminal block that allows it to function by contact with a reader contact;
Including at least one turn on the surface of the electronic module, the terminal of which is connected to a terminal of a microelectronic chip located on one side of the module;
The at least one turn of the antenna is located on a first area of the surface of the electronic module substantially outside of a second area covered by the electrical contact; An electronic module having a plurality of protrusions located outside the area of the electrical contact portion of the terminal block on the surface of the substrate opposite to the surface supporting the antenna winding.

米国特許第8,100,337号において、および出願人の本出願および同時係属出願とより多く一致する言語を使用して記したように、アンテナ・モジュール(AM)が非接触モードで外部読取り装置と通信している場合、接触パッド(CP)は、信号の「遮蔽」(または減衰)を引き起こし、それによって、読取り距離を制限することがある。わずかに数センチメートルなど読取り距離を制限することはセキュリティの理由で望ましいことがあるが、そのような遮蔽は読取り距離を3cmなど不快なほど小さく制限することがある。より有利には、アンテナ・モジュール(AM)を組み込んだスマート・カード(SC)を用いることを含む、外部読取り装置とアンテナ・モジュール(AM)との間の十分なセキュリティと改善された通信とを提供する5cmの読取り距離が望ましいことがある。   As described in U.S. Pat. No. 8,100,337 and using a language more consistent with applicants' present application and co-pending application, the antenna module (AM) is externally read in a contactless mode. When in communication, the contact pad (CP) may cause “shielding” (or attenuation) of the signal, thereby limiting the read distance. Although limiting reading distances such as just a few centimeters may be desirable for security reasons, such shielding may limit reading distances uncomfortably small, such as 3 cm. More advantageously, sufficient security and improved communication between the external reader and the antenna module (AM), including using a smart card (SC) incorporating the antenna module (AM). A 5 cm reading distance provided may be desirable.

米国特許第6,778,384号(2002、Toppan)は、モジュール・アンテナ(8)と接触パッド(7)とを有するアンテナ・モジュールの例を示しており、
− カバレージ面積は実質的に100%であり、
− コイル露出は実質的に0%である。
US Pat. No. 6,778,384 (2002, Toppan) shows an example of an antenna module having a module antenna (8) and a contact pad (7);
-The coverage area is substantially 100%;
-Coil exposure is substantially 0%.

米国特許第8,100,337号(2012、SPS)は、モジュール・アンテナ(13)と接触パッド(17)とを有するアンテナ・モジュールの例を示しており、
− カバレージ面積は実質的に0%であり、
− コイル露出は実質的に100%である。
US Pat. No. 8,100,337 (2012, SPS) shows an example of an antenna module having a module antenna (13) and a contact pad (17);
-Coverage area is essentially 0%,
-Coil exposure is substantially 100%.

米国特許第8,100,337号は、アンテナが完全に接触部の区域の外側に位置しているときに問題が生じることがあることを開示しており、解決策を以下のように提案している。
アンテナの巻回13が接触部17の区域の外側に位置しているので、アンテナの巻回13の上に位置する区域には直接の加圧措置がなく、その結果、接合の責務およびカードの寿命を損なうことになる基板27の屈曲、または少なくとも巻回13と接着剤31との間の高品質接合の劣化の危険性が潜在的に存在する。この危険性を改善するために、本発明は、より有利な変形において、電気接触部17と同じ側で、アンテナ巻回13の上に懸かる区域に位置する複数の突起33を提供している。(5列、7〜18行)
U.S. Pat. No. 8,100,337 discloses that problems may arise when the antenna is completely outside the area of the contact area, and proposes a solution as follows. ing.
Since the antenna turn 13 is located outside the area of the contact 17, there is no direct pressurization in the area located above the antenna turn 13, so that the responsibility for joining and the card There is a potential risk of bending of the substrate 27 that would impair the life, or at least the deterioration of the high quality bond between the winding 13 and the adhesive 31. In order to remedy this risk, the present invention provides, in a more advantageous variant, a plurality of protrusions 33 located in the area overlying the antenna winding 13 on the same side as the electrical contact 17. (5 columns, 7-18 rows)

遮蔽問題への対処
以下の実施形態(例)の各々に開示されている技法は、効果的な解決策に達するために、適宜、互いに組み合わせることができる。全体の目的は読取り距離を増加させることであり、それは、「カバレージ面積」の減少および「コイル露出」の増加に由来することができる(またはできない)。
Addressing the shielding problem The techniques disclosed in each of the following embodiments (examples) can be combined with each other as appropriate to arrive at an effective solution. The overall goal is to increase the read distance, which can (or cannot) result from a decrease in “coverage area” and an increase in “coil exposure”.

図6A(米国特許出願第61/693,262号の図2Aに相当する)は1組の接触パッドCPを示し、接触パッドCPのうちの少なくともいくつかの外側縁部が、元の周囲(破線で示された外側縁部)を越えて延ばされる。この例のコイル・カバレージは、例えば、初期の100%から110%などの100%超まで増加しているとして特徴づけることができる。コイル露出は、この例では、実質的に0%のままである。縁部を延ばすと、読取り距離への悪影響(減少)がある可能性があると考えられる。   FIG. 6A (corresponding to FIG. 2A of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows a set of contact pads CP, at least some of the outer edges of the contact pads CP having their original perimeter (dashed line) The outer edge). The coil coverage in this example can be characterized as increasing from an initial 100% to over 100%, such as 110%. The coil exposure remains substantially 0% in this example. It is considered that extending the edge may have an adverse effect (reduction) on the reading distance.

個別のパッドの区域を増加させるために縁部を延ばすのは、モジュール・テープMTの下面のモジュール・アンテナMA、静電容量要素などのような要素に対する相互接続としてパッドを使用する場合、有用となりうる。   Extending the edges to increase the area of individual pads can be useful when using pads as interconnects to elements such as module antenna MA, capacitive elements, etc. on the underside of module tape MT. sell.

例えば、図5Aに示した以下の接触パッドのレイアウト/割当てを考えよう。接触部C4およびC8はモジュール・アンテナMAの2つの端部(LA、LB)に接続できることに留意されたい。   For example, consider the following contact pad layout / assignment shown in FIG. 5A. Note that the contacts C4 and C8 can be connected to two ends (LA, LB) of the module antenna MA.

図6B(米国特許出願第61/693,262号の図2Bに相当する)は1組の接触パッドCPを示しており、接触パッドCPのうちの少なくともいくつかの外側縁部は、元の周囲(破線で示された外側縁部)の内部にあるようにトリミングされる。この例のコイル・カバレージは、例えば、初期の100%から90%まで減少される。この例のコイル露出は、例えば、初期の実質的な0%から5%まで増加される。縁部のトリミングには読取り距離に軽微な良い効果(増加)があると考えられる。   FIG. 6B (corresponding to FIG. 2B of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows a set of contact pads CP, at least some of the outer edges of the contact pads CP having their original perimeter Trimmed to be inside (outer edge shown by dashed line). The coil coverage in this example is reduced from, for example, an initial 100% to 90%. The coil exposure in this example is increased, for example, from an initial substantial 0% to 5%. The trimming of the edge is considered to have a slight good effect (increase) in the reading distance.

図6C(米国特許出願第61/693,262号の図2Cに相当する)は1組の接触パッドCPを示しており、接触パッドCPの少なくともいくつかの隣接するものの内側縁部が、接触パッドの選択されたものの間の間隙を増加させる効果があるようにトリミングされる。この例のコイル・カバレージは、例えば、初期の100%から90%まで減少される。この例のコイル露出は、例えば、初期の実質的な0%から5%まで増加される。間隙の増加には読取り距離に軽微な良い効果(増加)があると考えられる。
* 元の間隙=約150μm
* 変更された間隙=約300μm
FIG. 6C (corresponding to FIG. 2C of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows a set of contact pads CP where the inner edge of at least some adjacent ones of the contact pads CP is contact pads. Is trimmed to have the effect of increasing the gap between the selected ones. The coil coverage in this example is reduced from, for example, an initial 100% to 90%. The coil exposure in this example is increased, for example, from an initial substantial 0% to 5%. It is considered that the increase in the gap has a slight good effect (increase) in the reading distance.
* Original gap = about 150μm
* Changed gap = about 300μm

図6D(米国特許出願第61/693,262号の図2Dに相当する)は、図6Cの代替案を示し、隣接する接触パッド間に間隙全体を増加させるのではなく、内側縁部が不規則な方法で変更される。この例のコイル・カバレージは、例えば、初期の100%から95%まで減少される。この例のコイル露出は、例えば、初期の実質的な0%から3%まで増加される。間隙の増加には読取り距離に軽微な良い効果(増加)があると考えられる。   FIG. 6D (corresponding to FIG. 2D of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows an alternative to FIG. 6C, which does not increase the overall gap between adjacent contact pads, but has a lack of inner edges. Changed in a regular way. The coil coverage in this example is reduced from, for example, an initial 100% to 95%. The coil exposure in this example is increased, for example, from an initial substantial 0% to 3%. It is considered that the increase in the gap has a slight good effect (increase) in the reading distance.

上述の図6A、B、C、Dに記載された前の例では、接触パッドのうちのいくつかに属するいくつかの外側縁部または内側縁部が「元の」位置からシフトされている。「元の位置」の一例である図5と対照されたい。   In the previous example described in FIGS. 6A, B, C, D above, some outer or inner edges belonging to some of the contact pads are shifted from the “original” position. Contrast with FIG. 5, which is an example of “original position”.

以下の例では、接触パッドの縁部は、一般に、完全に元の位置にとどまり、それによって、最も重要な設計が実質的に維持される。   In the following example, the edge of the contact pad generally remains completely in place, thereby substantially maintaining the most important design.

図7A(米国特許出願第61/693,262号の図3Aに相当する)は、接触パッドのうちの少なくともいくつかに孔またはスロットなどを穿孔する一例を示す。この例のコイル・カバレージは、例えば、初期の100%から90%まで減少される。この例のコイル露出は、例えば、初期の実質的な0%から5%まで増加される。接触パッドの穿孔には読取り距離に良い効果(増加)があると考えられる。   FIG. 7A (corresponding to FIG. 3A of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows an example of drilling holes or slots or the like in at least some of the contact pads. The coil coverage in this example is reduced from, for example, an initial 100% to 90%. The coil exposure in this example is increased, for example, from an initial substantial 0% to 5%. It is thought that the perforation of the contact pad has a good effect (increase) on the reading distance.

図7Aでは、行と列のアレイに配置された複数の円形穿孔(または孔)の規則的アレイが接触パッドのうちの1つに示されている。穿孔は、不規則に、ずらして、交互に、疑似ランダムになどで配置することができる。円形穿孔は、35μmの例示的な直径を有し、70μmもしくは140μm、または40μmの例示的なピッチで配置する(35μm孔の列をオフセットする)ことができる。穿孔のうちのいくつかは、接触パッドの別のもので示されるように、スロット、または細長い孔とすることができる。長方形、不規則、細長いものなどの他の形状を有する孔を、接触パッドのうちのいくつかに形成することができる。   In FIG. 7A, a regular array of a plurality of circular perforations (or holes) arranged in a row and column array is shown on one of the contact pads. The perforations can be arranged irregularly, staggered, alternately, pseudo-randomly, etc. The circular perforations have an exemplary diameter of 35 μm and can be arranged at 70 μm or 140 μm, or 40 μm exemplary pitch (offset 35 μm hole rows). Some of the perforations can be slots or elongated holes, as shown with another of the contact pads. Holes having other shapes such as rectangular, irregular, elongated, etc. can be formed in some of the contact pads.

図7B(米国特許出願第61/693,262号の図3Bに相当する)は、接触パッドのうちの少なくともいくつかの選択した区域を薄化する一例を示す。この例のコイル・カバレージは、例えば、初期の100%から95%まで「効果的に」減少される。この例のコイル露出は、例えば、初期の実質的な0%から2%まで「効果的に」増加される。接触パッドの薄化には読取り距離に良い効果(増加)があると考えられる。   FIG. 7B (corresponding to FIG. 3B of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows an example of thinning at least some selected areas of the contact pads. The coil coverage in this example is “effectively” reduced, for example, from an initial 100% to 95%. The coil exposure in this example is “effectively” increased, for example, from an initial substantial 0% to 2%. It is considered that the thinning of the contact pad has a good effect (increase) in the reading distance.

図7Bにおいて、モジュール・アンテナMAは、図1に示したコイル・ワイヤ・モジュール・アンテナMAではなく、エッチングされたものであり、導電性ライン(トラック)を有するとして示されている。   In FIG. 7B, the module antenna MA is etched rather than the coil wire module antenna MA shown in FIG. 1, and is shown as having conductive lines (tracks).

図8A(米国特許出願第61/693,262号の図4Aに相当する)は、モジュール・テープMTの下面に配設されたモジュール・アンテナMAおよびチップCMを示す。この例では、モジュール・アンテナMAは、それぞれの接合パッドBPに接合される2つの端部a、bを有するワイヤの巻きコイルである。   FIG. 8A (corresponding to FIG. 4A of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows a module antenna MA and a chip CM disposed on the lower surface of the module tape MT. In this example, the module antenna MA is a wound coil of wire having two ends a and b that are joined to the respective joining pads BP.

図8B(米国特許出願第61/693,262号の図4Bに相当する)は、図8Aに示されたモジュール・テープMTのフェースアップ側を示す。ここで、孔または穿孔のパターンが接触パッドCPに形成される(図3Aと対照されたい)。穿孔のパターンは同心円に配置される。このパターンは、ユーザ(スマート・カードSCの)には見えることになる。この例のコイル・カバレージは、例えば、初期の100%から95%まで「効果的に」減少される。この例のコイル露出は、例えば、初期の実質的な0%から2%まで「効果的に」増加される。この方法の接触パッドの穿孔には読取り距離に良い効果(増加)があると考えられる。   FIG. 8B (corresponding to FIG. 4B of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows the face-up side of the module tape MT shown in FIG. 8A. Here, a pattern of holes or perforations is formed in the contact pad CP (contrast with FIG. 3A). The perforation pattern is arranged in concentric circles. This pattern will be visible to the user (of the smart card SC). The coil coverage in this example is “effectively” reduced, for example, from an initial 100% to 95%. The coil exposure in this example is “effectively” increased, for example, from an initial substantial 0% to 2%. It is considered that the perforation of the contact pad of this method has a good effect (increase) in the reading distance.

図9A(米国特許出願第61/693,262号の図5Aに相当する)は、接触パッドCPを穿孔する別の例を示す。この例では、穿孔は目に見え、Chase Bankのロゴなどのロゴのパターンに配置される。   FIG. 9A (corresponding to FIG. 5A of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows another example of perforating the contact pad CP. In this example, the perforations are visible and arranged in a logo pattern, such as the Chase Bank logo.

図9B(米国特許出願第61/693,262号の図5Bに相当する)は、接触パッドCPを穿孔する別の例を示す。この例では、穿孔は目に見え、Deutsche Bankのロゴなどのロゴのパターンに配置される。   FIG. 9B (corresponding to FIG. 5B of US Patent Application No. 61 / 693,262) shows another example of perforating the contact pad CP. In this example, the perforations are visible and placed in a logo pattern, such as the Deutsche Bank logo.

接触パッドの穿孔のパターンはユーザには見え、メタライズド・カードにおいて、フェース・プレート302の窓開口320を囲む穿孔324(例えば、それのより小さいバージョン、またはそれの続きなどである)を模倣または補完するように形成することができる。   The contact pad perforation pattern is visible to the user and mimics or complements the perforation 324 (eg, a smaller version thereof, or a continuation thereof) surrounding the window opening 320 of the face plate 302 in the metallized card. Can be formed.

上記で記載された例では、アンテナ・モジュールAMの接触パッドCPは、読取り距離の増加を目的に変更された(接触パッドCPに起因することがあるモジュール・アンテナMAとブースタ・アンテナBAとの間の結合の減衰を減少させることによって)。いくつかの場合に、コイル・カバレージ(または実効コイル・カバレージ)が減少され、コイル露出(または実効コイル露出)が増加される。いくつかの例では、内側縁部および外側縁部を含む接触パッドは元の位置を維持する。いくつかの例では、接触パッドの最も重要な設計は維持される。より多くのコイル露出をもたらす、接触パッド間のより大きい間隙と、接触パッドCPの穿孔とは、読取り距離を改善することができる。   In the example described above, the contact pad CP of the antenna module AM was changed for the purpose of increasing the reading distance (between the module antenna MA and the booster antenna BA, which may be caused by the contact pad CP). By reducing the decay of the coupling). In some cases, coil coverage (or effective coil coverage) is reduced and coil exposure (or effective coil exposure) is increased. In some examples, a contact pad that includes an inner edge and an outer edge maintains its original position. In some examples, the most important design of the contact pad is maintained. Larger gaps between the contact pads that result in more coil exposure and perforation of the contact pads CP can improve the read distance.

アンテナ・モジュールAMのいくつかの他の態様
図10A(米国特許出願第61/693,262号の図6Aに相当する)は、アンテナ・モジュールAMのためのモジュール・テープMTの下面を示す。モジュール・アンテナMAのアンテナ構造体ASが示されており、2つのモジュール・アンテナ・セグメントMA1およびMA2を含む。2つのモジュール・アンテナ・セグメントMA1およびMA2が示されている。これらの2つのモジュール・アンテナ・セグメントMA1、MA2は、内側アンテナ構造体および外側アンテナ構造体として互いに同心に配置することができる。両方のモジュール・アンテナ・セグメントMA1、MA2は巻きコイル、またはパターン化トラックとすることができ、または一方は巻きコイルおよび他方はトラックのパターンとすることができる。2つのモジュール・アンテナ・セグメントMA1、MA2は、効果的な結果を達成するために任意の好適な方法で互いに相互接続することができる。例えば、2つのモジュール・アンテナ・セグメントMA1、MA2は任意の好適な方法で互いに接続することができる。
Some other aspects of the antenna module AM FIG. 10A (corresponding to FIG. 6A of US patent application 61 / 693,262) shows the underside of the module tape MT for the antenna module AM. The antenna structure AS of the module antenna MA is shown and includes two module antenna segments MA1 and MA2. Two module antenna segments MA1 and MA2 are shown. These two module antenna segments MA1, MA2 can be arranged concentrically with each other as an inner antenna structure and an outer antenna structure. Both module antenna segments MA1, MA2 can be wound coils or patterned tracks, or one can be a wound coil and the other a track pattern. The two module antenna segments MA1, MA2 can be interconnected with each other in any suitable manner to achieve effective results. For example, the two module antenna segments MA1, MA2 can be connected to each other in any suitable manner.

図10B(米国特許出願第61/693,262号の図5Aに相当する)は、アンテナ・モジュールAMで使用することができ、互いに相互接続される2つのセグメント(MA1、MA2と対照されたい)を有する例示的なアンテナ構造体ASを示し、アンテナ構造体は、
− 外側端部7と内側端部8とを有する外側セグメントOSと、
− 外側端部9と内側端部10とを有する内側セグメントISと
を含み、
− 外側セグメントOSの外側端部7は、内側セグメントISの内側端部10に接続され、
− 外側セグメントOSの内側端部8および内側セグメントISの外側端部9は、非接続のままであり、
− これは、「疑似ダイポール」アンテナ構造体ASと呼ばれることがあるものを形成する。
図1Aと対照されたい。
○ そのような構成は、スマート・カードSCのカード本体CBのブースタ・アンテナBAとして使用するために、2011年8月8日に出願された米国特許出願第13/205,600号(米国特許出願公開第2012/0038445号、2012年2月16日)に示されている。
○ そのような構成は、スマート・カードSCのカード本体CBのブースタ・アンテナBAとして使用するために、2011年12月3日に出願された米国特許出願第13/310,718号(米国特許出願公開第2012/0074233号、2012年3月29日)に示されている。
FIG. 10B (corresponding to FIG. 5A of US Patent Application No. 61 / 693,262) can be used in the antenna module AM and is two segments interconnected with each other (contrast MA1, MA2). Shows an exemplary antenna structure AS having the antenna structure:
An outer segment OS having an outer end 7 and an inner end 8;
-An inner segment IS having an outer end 9 and an inner end 10;
The outer end 7 of the outer segment OS is connected to the inner end 10 of the inner segment IS;
The inner end 8 of the outer segment OS and the outer end 9 of the inner segment IS remain unconnected,
This forms what is sometimes referred to as a “pseudodipole” antenna structure AS.
Contrast with FIG. 1A.
○ Such a configuration is based on US patent application Ser. No. 13 / 205,600 filed on Aug. 8, 2011 (US patent application) for use as a booster antenna BA in a card body CB of a smart card SC. Publication 2012/0038445, Feb. 16, 2012).
○ Such a configuration is based on US patent application Ser. No. 13 / 310,718 filed on Dec. 3, 2011 (US patent application) for use as a booster antenna BA in a card body CB of a smart card SC. Publication 2012/0074233, March 29, 2012).

本明細書で説明する接触パッドCPおよびアンテナ構造体ASは、UVナノ秒またはピコ秒レーザを使用するモジュール・テープMTの銅クラッド「シード」層のレーザ・エッチング(分離技法)を使用して、形成することができる。シード層は、約17μmの厚さを有することができる。アンテナ構造体ASに関して、トラック間の空間は、レーザビームの幅、すなわち、約30μmに寸法的に等しくすることができる。トラックそれ自体は、30〜50μmの幅を有することができる。上述のものなどの穿孔は、レーザ衝撃ドリル加工で形成することができる。   The contact pad CP and antenna structure AS described herein uses laser etching (separation technique) of the copper clad “seed” layer of the module tape MT using a UV nanosecond or picosecond laser. Can be formed. The seed layer can have a thickness of about 17 μm. With respect to the antenna structure AS, the space between the tracks can be dimensionally equal to the width of the laser beam, ie about 30 μm. The track itself can have a width of 30-50 μm. Perforations such as those described above can be formed by laser shock drilling.

接触パッドCPまたはアンテナ構造体ASをパターニングおよび/または穿孔するために銅シード層をレーザ・エッチングした後、モジュール・テープMTは以下のようにさらに加工することができる。
− 残留したレーザ除去粒子を取り除き、メッキ接着の準備をするためのサンド・ブラスティング、
− 垂直相互接続のスルーホール・メッキを支援するための炭素の堆積、
− ドライフィルム貼付けおよびフォト・マスキング・プロセス、
− テープの両側のパターン化された(CPまたはASのために)シード層の厚さを増加させるための銅(Cu≒6μm)の電着、
− 酸化を防止するためのニッケルおよびニッケル・リン(Ni/NiP≒9μm)またはニッケル(Ni≒9μm)、およびパラジウム/金または金(Pd/AuまたはAu−0.1μm/0.03μmまたは0.2μm)の無電界メッキ。
After laser etching the copper seed layer to pattern and / or drill the contact pad CP or antenna structure AS, the module tape MT can be further processed as follows.
-Sand blasting to remove residual laser removal particles and prepare for plating adhesion,
-Deposition of carbon to support vertical interconnect through-hole plating,
-Dry film application and photo masking process,
-Electrodeposition of copper (Cu≈6 μm) to increase the thickness of the patterned seed layer (for CP or AS) on both sides of the tape,
-Nickel and nickel phosphorus (Ni / NiP≈9 μm) or nickel (Ni≈9 μm) and palladium / gold or gold (Pd / Au or Au—0.1 μm / 0.03 μm or 0. 0 to prevent oxidation. 2 μm) electroless plating.

限られた数の実施形態に関して本発明を説明したが、これらは、本発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきでなく、むしろ実施形態のうちのいくつかについての例として解釈されるべきである。当業者は、本明細書に記載された本開示に基づいて、やはり本発明の範囲内にある他のありうる変形、変更、および実施態様の構想を描くことができる。
Although the invention has been described with respect to a limited number of embodiments, they should not be construed as limiting the scope of the invention, but rather as examples of some of the embodiments. It is. Those skilled in the art can envision other possible variations, modifications, and implementations that are still within the scope of the present invention based on the present disclosure as described herein.

Claims (15)

アンテナ・モジュール(AM)を受け入れるための窓開口(220、320)をもつメタライズド・フェース・プレート(202、302)と、カプラ・コイル(CC)を含むブースタ・アンテナ(BA)をもつカード本体(CB)とを有するスマート・カードであって、前記窓開口が、前記アンテナ・モジュールのサイズにほぼ等しいベースライン・サイズを有し、前記窓開口が前記アンテナ・モジュールよりも実質的に大きいことを特徴とするスマート・カード。   Card body with a metallized face plate (202, 302) having window openings (220, 320) for receiving an antenna module (AM) and a booster antenna (BA) including a coupler coil (CC) CB), wherein the window opening has a baseline size approximately equal to the size of the antenna module, and the window opening is substantially larger than the antenna module. Smart card featuring. 前記窓開口が前記アンテナ・モジュールよりも少なくとも10%大きい、請求項1に記載のスマート・カード。   The smart card of claim 1, wherein the window opening is at least 10% larger than the antenna module. 前記窓開口の内側縁部と前記アンテナ・モジュールとの間に間隙(GAP)
をさらに含む、請求項1に記載のスマート・カード。
A gap (GAP) between the inner edge of the window opening and the antenna module
The smart card of claim 1, further comprising:
前記フェース・プレートと前記ブースタ・アンテナとの間に配設されたフェライト層(204)
をさらに含む、請求項1に記載のスマート・カード。
Ferrite layer (204) disposed between the face plate and the booster antenna
The smart card of claim 1, further comprising:
前記窓開口(320)と前記フェース・プレートの周辺とのうちの少なくとも一方のまわりに延びる前記フェース・プレート(320)内の複数の穿孔(322、324)
をさらに含む、請求項1に記載のスマート・カード。
A plurality of perforations (322, 324) in the face plate (320) extending around at least one of the window opening (320) and the periphery of the face plate
The smart card of claim 1, further comprising:
前記穿孔のうちの少なくともいくつかが、前記窓開口を囲む区域のフェース・プレート材料の量、または前記フェース・プレートの前記周辺のまわりのフェース・プレート材料の量を25〜50%だけ減少させる、請求項5に記載のスマート・カード。   At least some of the perforations reduce the amount of face plate material in the area surrounding the window opening or the amount of face plate material around the periphery of the face plate by 25-50%; The smart card according to claim 5. 前記ブースタ・アンテナ(BA)の背後に配設された補償ループ(CL)
をさらに含む、請求項1に記載のスマート・カード。
Compensation loop (CL) disposed behind the booster antenna (BA)
The smart card of claim 1, further comprising:
前記補償ループ(CL)が、以下の特徴、すなわち
前記補償ループ(CL)が間隙と2つの自由端とを有すること、
前記補償ループ(CL)が銅などの導電性材料を含むこと、
前記補償ループ(CL)がフェライトを含むこと
のうちの少なくとも1つを有する、
請求項7に記載のスマート・カード。
The compensation loop (CL) has the following characteristics: the compensation loop (CL) has a gap and two free ends;
The compensation loop (CL) comprises a conductive material such as copper;
The compensation loop (CL) comprises at least one of including ferrite;
The smart card according to claim 7.
以下の特徴、すなわち
前記カード本体(CB)中の枢要な場所に配設されたフェライト、
前記ブースタ・アンテナ(BA)がカプラ・コイル(CC)なしに疑似ダイポールとして構成されること、
前記ブースタ・アンテナ(BA)がカプラ・コイル(CC)をもつ疑似ダイポールとして構成されること、
前記ブースタ・アンテナ(BA)が延長部を備えること、
前記ブースタ・アンテナ(BA)が2つの重なっているブースタ・アンテナを含むこと、
前記ブースタ・アンテナ(BA)が、主として、前記スマート・カードの上部部分に設けられること、
前記モジュール・アンテナ(MA)が前記カプラ・コイルからオフセットされること
のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載のスマート・カード。
The following features, that is, ferrite disposed at a pivotal location in the card body (CB),
The booster antenna (BA) is configured as a pseudo dipole without a coupler coil (CC);
The booster antenna (BA) is configured as a pseudo dipole with a coupler coil (CC);
The booster antenna (BA) includes an extension;
The booster antenna (BA) includes two overlapping booster antennas;
The booster antenna (BA) is mainly provided in the upper part of the smart card;
The smart card of claim 1, further comprising at least one of the module antenna (MA) being offset from the coupler coil.
以下の特徴、すなわち
前記アンテナ・モジュール(AM)の前記モジュール・アンテナ(MA)と前記接触パッド(CP)との間に配設されたフェライト要素(FE)、
前記モジュール・アンテナ(MA)に追加された容量性スタブ、
前記モジュール・アンテナ(MA)が2つの別個のコイルを含むこと、
前記モジュール・アンテナ(MA)が疑似ダイポールの構成で接続された2つの巻線を含むこと
のうちの少なくとも1つをさらに含む、請求項1に記載のスマート・カード。
The following features: a ferrite element (FE) disposed between the module antenna (MA) and the contact pad (CP) of the antenna module (AM);
A capacitive stub added to the module antenna (MA);
The module antenna (MA) includes two separate coils;
The smart card of claim 1, further comprising at least one of: said module antenna (MA) comprising two windings connected in a pseudo-dipole configuration.
前記アンテナ・モジュール(AM)の前記接触パッド(CP)の穿孔
をさらに含む、請求項1に記載のスマート・カード。
The smart card according to claim 1, further comprising perforations of the contact pad (CP) of the antenna module (AM).
カプラ・コイル(CC)をもつブースタ・アンテナ(BA)をカード本体(CB)中に有するメタライズド・スマート・カードのフェース・プレート(202、302)による結合の減衰を最小にする方法であって、
前記フェース・プレートに前記アンテナ・モジュール(AM)よりも大きい窓開口(220)を製作するステップ、
前記フェース・プレートを通る穿孔を設けるステップ、
前記フェース・プレートと前記ブースタ・アンテナ(BA)との間にフェライト材料を設けるステップ、および
前記ブースタ・アンテナ(BA)の下に補償ループ(CL)を配設するステップ
のうちの1つまたは複数を含む、方法。
A method of minimizing coupling attenuation by a face plate (202, 302) of a metallized smart card having a booster antenna (BA) with a coupler coil (CC) in the card body (CB),
Making a window opening (220) in the face plate larger than the antenna module (AM);
Providing a perforation through the face plate;
One or more of: providing a ferrite material between the face plate and the booster antenna (BA); and disposing a compensation loop (CL) under the booster antenna (BA). Including a method.
前記カプラ・コイル(CC)に対して前記アンテナ・モジュール(AM)をオフセットするステップ
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
The method of claim 12, further comprising offsetting the antenna module (AM) with respect to the coupler coil (CC).
前記ブースタ・アンテナ(BA)を疑似ダイポールとして配置するステップ、
容量性スタブを前記モジュール・アンテナ(MA)に設けるステップ、および
前記アンテナ・モジュール(AM)において、前記モジュール・アンテナ(MA)と前記接触パッド(CP)との間にフェライトを設けるステップ
のうちの1つまたは複数をさらに含む、請求項12に記載の方法。
Arranging the booster antenna (BA) as a pseudo-dipole;
A step of providing a capacitive stub in the module antenna (MA), and a step of providing a ferrite between the module antenna (MA) and the contact pad (CP) in the antenna module (AM). The method of claim 12, further comprising one or more.
前記アンテナ・モジュール(AM)の前記接触パッド(CP)をトリミングするか、またはそれに穿孔するステップ
をさらに含む、請求項12に記載の方法。
The method of claim 12, further comprising: trimming or punching the contact pad (CP) of the antenna module (AM).
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