KR20010044484A - 스마트카드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스마트카드에 관련되며, 좀 더 상세하게는 비접촉식 스마트카드에 사용되는 루프형 안테나의 공정을 보다 간편하게 할 수 있으며, 안테나에 의해 유도되는 유도전압을 높일 수 있는 스마트카드에 관련된다.
본 발명은 안테나와 상기 안테나와 연결된 칩을 포함하는 스마트카드에 있어서 안테나가, 전술한 칩이 본딩되는 접지패드와 수신패드의 사이에 병렬로 형성된 다수개의 안테나코일을 포함하는 수신안테나와; 전술한 접지패드와 상기 칩이 본딩되는 송신패드의 사이에 병렬로 형성된 다수개의 안테나코일을 포함하는 송신안테나;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 접지패드와 수신패드 및 송신패드가, 전술한 안테나코일이 형성된 면과 동일한 면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 안테나코일에 칩을 본딩하는 경우 별도의 절연체를 삽입하거나 기판의 뒷면으로 패드를 형성할 필요가 없으므로 공정이 간편하게 이루어질 수 있는 장점이 있으며, 안테나코일이 병렬로 형성되므로써 리더기로부터 수신되는 무선신호에 의해 유도되는 유도전압이 보다 많이 얻어질 수 있는 장점이 있다.

Description

스마트카드 {Smart Card}
본 발명은 스마트카드에 관련되며, 좀 더 상세하게는 비접촉식 스마트카드에 사용되는 루프형 안테나의 공정을 보다 간편하게 할 수 있으며, 안테나에 의해 유도되는 유도전압을 높일 수 있는 스마트카드에 관련된다.
스마트카드는 일반적으로 마이크로프로세서, 운영체제, 메모리 등을 갖춤으로써 특정한 프로세스를 수행할 수 있는 능력을 가진 집적회로 칩을 내장한 신용카드 크기의 플라스틱 카드로 정의될 수 있다. 그 외에 스마트카드를 지칭하는 개념으로 IC 카드, 칩 카드라는 명칭으로도 불리고 있다.
스마트카드는 카드가 읽히는 방식에 따라 크게 접촉식 카드, 비접촉식 카드, 겸용카드로 분류될 수 있다. 접촉식 카드는 이를 수용하는 인터페이스 장치에 삽입되어 카드의 접점이 인터페이스와 접촉됨으로써 활성화되는 형태의 카드를 말한다. 비접촉식 카드는 카드내의 칩을 구동하기 위한 전원공급이 카드내의 전자결합을 통하여 이루어지고 리더기와의 통신을 위하여 전자유도 방식을 이용하는 형태의 카드를 말한다. 겸용카드는 전술한 접촉식과 비접촉식의 형태를 모두 지원하는 형태의 카드를 말한다.
접촉식 카드는 높은 보안성을 가지는 장점이 있으나 접점의 잦은 접촉으로 인하여 전기적인 충격이나 손상이 있을 우려가 있다. 근래 들어 사용이 편리하고 외부환경에 강하며 카드의 파손확률이 적은 비접촉식 카드가 많이 사용되고 있다.
종래 일반적인 비접촉식 스마트카드에 사용되는 스마트카드 안테나를 설명하기 위한 도면이 도 4 에 도시되어 있다. 일반적으로 스마트카드(10)에 사용되는 스마트카드 안테나(20)는 스마트카드(10)의 작은 크기를 감안하여 루프형 안테나가 주로 사용된다.
도시된 바와 같이 종래 스마트카드 안테나(20)는 스마트카드(10)에 내장되는 칩과 본딩되는 두개의 패드(30, 40) 즉, 접지패드(30)와 송수신패드(40)가 하나의 안테나코일(70)에 의해 연결된다. 다시 말해 접지패드(30)와 송수신패드(40)가 안테나코일(70)에 의해 직렬로 연결된다. 이러한 경우 사용되는 안테나코일(70)의 길이가 긴 반면 스마트카드(10)의 크기는 제한되어 있으므로 스마트카드(10)의 가장자리를 따라 4 ~ 8회 권취하여 형성된다.
종래 안테나코일(70)을 프린터배선을 이용하지 않고 얇은 코일로 형성하는 경우에는 코일을 감을 때 마다 길이의 변화로 인하여 공진주파수가 변화하는 문제점이 있었으며, 코일을 권취하여 형성하기 때문에 스마트카드(10)의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있었다.
종래 스마트카드 안테나(10) 구조에 따르면, 접지패드(30)와 송수신패드(40)의 사이에 안테나코일(70)이 형성된다. 즉, 스마트카드(10)의 가장자리를 따라 권취되어 형성된 안테나코일(70)에 의해 접지패드(30)와 송수신패드(40)가 분리된다.
따라서, 종래에는 전술한 두 개의 패드(30, 40)에 스마트카드(10)에 내장되는 칩을 본딩시키기 위해서는 칩과 안테나코일(70)의 단락을 방지하기 위하여 접지패드(30)와 송수신패드(40) 사이에 형성된 안테나코일(70)의 상부에 별도의 절연체를 삽입하여야 하는 공정상의 번거로움이 있었다.
종래 칩의 본딩에 사용되는 또 다른 방법은 접지패드(30)와 송수신패드(40)가 안테나코일(70)이 형성된 기판의 뒷 면에 형성되는 것으로, 이 방법 또한 기판에 홀을 만들어 뒷면에 패드를 형성하여야 하는 공정상의 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 비접촉식 스마트카드에 사용되는 안테나를 보다 간편한 공정으로 형성할 수 있는 스마트카드 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
나아가 본 발명은 스마트카드 리더기로부터 수신되는 무선신호에 의해 유도되는 유도전압을 높일 수 있는 스마트카드 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 개략적으로 나타내는 도면.
도 2 는 본 발명의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면.
도 3 은 본 발명의 작동을 설명하기 위한 도면.
도 4 는 종래 스마트카드 안테나를 개략적으로 나타낸 도면.
〈도면의 주요 부호에 대한 설명〉
10 : 스마트카드 20 : 안테나
21 : 수신안테나 22 : 송신안테나
30 : 접지패드 40 : 송수신패드
50 : 송신패드 60 : 수신패드
70 : 안테나코일 80 : 리더기코일
본 발명의 바람직한 양상에 따르면, 본 발명은 안테나와 상기 안테나와 연결된 칩을 포함하는 스마트카드에 있어서 전술한 안테나가,
전술한 칩이 본딩되는 접지패드와 송수신패드의 사이에 병렬로 형성된 다수개의 안테나코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 접지패드와 송수신패드가, 전술한 안테나코일이 형성된 면과 동일한 면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 안테나와 상기 안테나와 연결된 칩을 포함하는 스마트카드에 있어서, 전술한 안테나가,
전술한 칩이 본딩되는 접지패드와 수신패드의 사이에 병렬로 형성된 다수개의 안테나코일을 포함하는 수신안테나와; 전술한 접지패드와 상기 칩이 본딩되는 송신패드의 사이에 병렬로 형성된 다수개의 안테나코일을 포함하는 송신안테나;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명은 전술한 접지패드와 수신패드 및 송신패드가, 전술한 안테나코일이 형성된 면과 동일한 면에 형성되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 당업자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 안테나코일(70)이 병렬로 형성된 스마트카드(10)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 스마트카드(10)의 일 면으로 접지패드(30)와 송수신패드(40)가 형성되고 접지패드(30)와 송수신패드(40) 사이가 다수개의 안테나코일(70)로 연결되어 있다.
접지패드(30)와 송수신패드(40)는 안테나(20)가 리더기로부터 수신한 신호에 의해 유도되는 전압을 연결되는 칩으로 전달하기 위한 것이다. 모든 회로는 오픈된 상태로는 전류가 흐르지 못하므로 상기 접지패드(30)와 송수신패드(40)는 칩과 본딩되어 안테나코일(70)에 흐르는 전류를 칩으로 전달한다.
사용되는 스마트카드(10) 칩은 이 건 출원전 다양한 공지기술이 있으며 본 건과는 직접적인 관계가 없으므로 설명은 생략한다. 본 실시예에서의 안테나(20)는 송수신을 겸용하는 안테나(20)이다. 즉, 리더기로부터의 무선 신호를 수신시에는 수신안테나로 작동하고 리더기로 무선 신호를 송신시에는 송신안테나로 작동한다.
안테나코일(70)은 전술한 접지패드(30)와 송수신패드(40)의 사이에 다수개가 병렬로 형성된다. 이러한 안테나코일(70)의 형성은 프린터 패턴을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 안테나코일(70)은 전술한 접지패드(30)와 송수신패드(40)가 형성된 스마트카드(10)의 면과 동일한 면에 형성되는 것이 유리하다.
도 2 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 안테나코일(70)이 병렬로 형성된 스마트카드(10)를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 본 실시예는 접지패드(30)와 송신패드(50) 및 수신패드(60)가 다수개의 안테나코일(70)로 연결되어 있다.
본 실시예에서는 송신패드(50)와 수신패드(60)가 별도로 분리되어 형성된다. 이는 안테나(20)와 연결되는 칩이 별도의 스위칭작용을 할 필요가 없다는 장점이 있다. 수신패드(60)와 접지패드(30) 및 송신패드(50)와 접지패드(30)는 각각 다수개의 안테나코일(70)에 의해 병렬로 연결되어 있다.
접지패드(30)와 송신패드(50) 및 수신패드(60)는 칩과 본딩되어 안테나코일(70)과 칩 간에 전류가 흐를 수 있도록 한다. 수신패드(60)는 리더기로부터의 무선신호에 따라 발생되는 유도전류를 칩으로 전달한다.
즉, 접지패드(30)와 수신패드(60)의 사이에 병렬로 형성된 안테나코일(70)에 의해 유도된 전류를 연결된 칩으로 전달하며, 이 안테나코일(70)이 수신안테나(21)의 역할을 한다.
송신패드(50)는 스마트카드(10) 칩으로부터 발생되는 전류를 전달받아 접지패드(30)와의 사이에 병렬로 형성된 안테나코일(70)에 의해 무선신호를 발생하며, 이 안테나코일(70)은 송신안테나(22)의 역할을 한다. 도 1 에서 설명한 실시예와 마찬가지로 안테나코일(70), 접지패드(30), 송신패드(50) 및 수신패드(60)는 스마트카드(10)의 동일한 면에 형성되는 것이 유리하다.
도 3 은 전술한 실시예의 원리를 설명하기 위한 도면이다. 도시된 바와 같이 리더기코일(80)에 전원을 인가하여 전류가 흐르면 플레밍의 오른손 법칙에 따라 안테나코일(70)에 IN의 전류가 유도되고 따라서 eN의 전압이 유도된다. 이를 식으로 설명하면 다음과 같다.
리더기코일(80)에서 발생하는 인가 자속밀도는 S= LS IS로 나타내어지며, 여기에서 S는 인가자속밀도, LS는 인가 코일 인덕턴스, IS는 인가 코일에 흐르는 전류이다.
한편, 안테나코일(70)에 유도되는 자속밀도는 N= NLN IN으로 나타내어지며, 여기에서 N은 유도되는 코일의 자속밀도,N 은 안테나코일(70)의 감은 수, LN은 안테나코일(70)의 인덕턴스,IN는 안테나코일(70)에 흐르는 전류를 나타낸다.
그리고, 안테나코일(70)에 유도되는 유도전압은 eN= - d N/dt = - ND(LN IN)/dt = - NLN dIN/dt 으로 나타내어지며, 여기에서 dIN/dt 은 안테나코일(70)의 순간 전류값이다.
안테나코일(70) 내의 선택도(Q)는 Q = WLNT/RDC로 나타내어지며, 여기에서 LNT는 안테나코일(70)의 전체 인덕턴스이고 RDC는 안테나코일(70)의 DC 저항을 나타낸다.
전술한 식들을 비교하면 안테나코일(70)의 유도전압(eN)는 선택도(Q), 안테나코일(70) 전체 인덕턴스(LNT), 안테나코일(70)의 DC 저항(RDC)의 역수, 안테나코일(70)의 감은 수(N)에 비례하는 것을 알 수 있다. 즉, 선택도(Q)에 따라 유도전압(eN)의 크기 변화를 알 수가 있다.
유도전압(eN)을 높이기 위해서는 안테나코일(70)의 DC 저항(RDC)을 작게하여 선택도(Q)를 높이는 방법이 바람직하다. 안테나코일(70)을 많이 감으면 유도전압을 높일 수는 있지만 스마트카드(10)가 소형이므로 공간적인 제약을 받으므로 불가능하며, 인덕턴스 값을 높이면 안테나코일(70)의 DC 저항(RDC)이 커지므로 선택도를 높일 수 없다. 따라서, 각 코일에 유도되는 전압을 병렬로 합치하는 방법이 바람직하다.
전술한 구성에 따라 본 발명은 안테나코일에 칩을 본딩하는 경우 별도의 절연체를 삽입하거나 기판의 뒷면으로 패드를 형성할 필요가 없으므로 공정이 간편하게 이루어질 수 있는 장점이 있다.
또한, 안테나코일이 병렬로 형성되므로써 리더기로부터 수신되는 무선신호에 의해 유도되는 유도전압이 보다 많이 얻어질 수 있는 장점이 있다. 따라서, 유기되는 전압이 커짐에 따라 스마트카드로부터 리더기로 데이터전송시에 필요한 이격거리를 최대화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해 해석되어져야 한다.

Claims (4)

  1. 안테나와 상기 안테나와 연결된 칩을 포함하는 스마트카드에 있어서,
    상기 안테나가,
    상기 칩이 본딩되는 접지패드와 송수신패드의 사이에 병렬로 형성된 다수개의 안테나코일;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트카드.
  2. 청구항 1 에 있어서, 상기 접지패드와 송수신패드가 ,
    상기 안테나코일이 형성된 면과 동일한 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트카드.
  3. 안테나와 상기 안테나와 연결된 칩을 포함하는 스마트카드에 있어서,
    상기 안테나가,
    상기 칩이 본딩되는 접지패드와 수신패드의 사이에 병렬로 형성된 다수개의 안테나코일을 포함하는 수신안테나와;
    상기 접지패드와 상기 칩이 본딩되는 송신패드의 사이에 병렬로 형성된 다수개의 안테나코일을 포함하는 송신안테나;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트카드.
  4. 청구항 3 에 있어서, 상기 접지패드와 수신패드 및 송신패드가,
    상기 안테나코일이 형성된 면과 동일한 면에 형성되는 것을 특징으로 하는 스마트카드.
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