PL200142B1 - Bezstykowa lub hybrydowa (stykowa/bezstykowa) karta mikroprocesorowa ze wzmocnionym mocowaniem modułu elektronicznego - Google Patents

Abstract

Karta mikroprocesorowa sk ladaj aca si e z anteny (18) umieszczonej na pod lo zu wyko- nanym z w lóknistego materia lu (12) takiego jak papier, dwóch korpusów karty znajduj acych si e po dwóch stronach pod lo za i sk ladaj acych z przynajmniej jednej warstwy tworzywa sztucz- nego o niskiej temperaturze p lyni ecia, oraz modu lu elektronicznego (26) zawieraj acego po laczony z anten a mikroprocesor, przy czym zespó l pod lo za anteny i dwóch korpusów karty po laczony jest przez ci snieniowe laminowanie na gor aco. Pod lo ze wykonane z w lóknistego mate- ria lu posiada przynajmniej jeden otwór (14, 16), dzi eki któremu podczas procesu laminowania warstwy tworzywa sztucznego (23, 25) dwóch cz esci korpusu karty stykaj a si e ze sob a, przy czym wype lniony otwór tworzy zgrzein e lacz ac a korpusy karty i wzmacniaj ac a tym samym mo- cowanie modu lu. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Dziedzina techniki

Wynalazek dotyczy bezstykowej lub hybrydowej (stykowej/bezstykowej) karty mikroprocesorowej, a zwłaszcza karty mikroprocesorowej wymienionego typu posiadającej wzmocnione mocowanie modułu elektronicznego.

Stan techniki

W wielu różnych dziedzinach można zaobserwować coraz częstsze wykorzystywanie bezstykowych kart mikroprocesorowych. Na przykład w transporcie publicznym karty mikroprocesorowe wykorzystywane są jako środki kontroli dostępu. Karta taka może być również wykorzystywana jako elektroniczna portmonetka. Wiele przedsiębiorstw opracowało systemy identyfikacji swoich pracowników oparte właśnie o bezstykowe karty mikroprocesorowe.

Wymiana informacji pomiędzy bezstykową kartą a odpowiadającym jej czytnikiem dokonywana jest przez sprzężenie elektromagnetyczne między anteną znajdującą się w karcie oraz anteną umieszczoną w czytniku. Mikroprocesor przechowujący i przetwarzający dane umieszczony jest na znajdującym się w karcie podłożu, na którym metodą sitodruku wykonano połączoną z mikroprocesorem antenę.

Istnieją również hybrydowe (stykowe/bezstykowe) karty mikroprocesorowe, które mogą pełnić funkcję standardowej lub bezstykowej karty mikroprocesorowej. W kartach tych wykorzystano moduł elektroniczny składający się z mikroprocesora oraz dwustronnego obwodu, przy czym jedna strona tego obwodu wyposażona jest w powierzchnie stykowe znajdujące się w tej samej płaszczyźnie z jedną ze stron korpusu karty.

Hybrydowe i bezstykowe kart mikroprocesorowe mogą być wytwarzane w różnych procesach technologicznych. Pierwszym rodzajem karty jest karta jednolita („monobloc), w której podłoże anteny, wykonane z tworzywa sztucznego, jest umieszczone pomiędzy stanowiącymi górną i dolną powierzchnię karty dwiema warstwami z tworzywa sztucznego (PVC, PET, PC, akrylonitryl-butadien-styren (ABS), itp.), połączonymi ze sobą przez ciśnieniowe laminowanie na gorąco. Moduł połączony jest z anteną za pomocą kleju przewodzącego prąd elektryczny lub innego materiału umożllwiającego zapewnienie kontaktu omowego.

Ten rodzaj kart charakteryzuje duża sztywność. W wyniku tego podczas poddawaniu karty mechanicznemu zginaniu i/lub działaniu sił skręcających, siły są natychmiast przekazywane do mikroprocesora, a w szczególności do punktów połączeniowych znajdujących się pomiędzy mikroprocesorem i anteną lub modułem i anteną. Te wywierane celowo bądź nieumyślnie siły mogą doprowadzić do uszkodzenia połączeń, co może być przyczyną nieprawidłowego działania karty pomimo nie powstania żadnych wyraźnych znaków na jej powierzchni.

Wyżej wymieniona cecha jest główną wadą hybrydowych i bezstykowych kart mikroprocesorowych. W praktyce umożliwia to nieuczciwemu użytkownikowi niezwykle łatwe zniszczenie karty przez powtarzane intensywne jej wyginanie. W przypadku kart związanych z pewnym kredytem (karty telefoniczne, karty wykorzystywane w transporcie publicznym, karty umożliwiające uiszczanie opłat za poruszanie się po autostradach), na których kredyt ten uległ lub niemal uległ wyczerpaniu daje to takiej osobie możliwość ubiegania się o zwrot pieniędzy lub wymianę karty przez jej wydawcę, przy czym wydawca nie ma możliwości późniejszego udowodnienia tej osobie celowego popełnienia oszustwa.

Rozważano możliwość przezwyciężenia wyżej wymienionej wady przez wykonanie anteny metodą sitodruku na włóknistym materiale takim jak papier, umieszczanym pomiędzy dwiema częściami karty składającymi się z przynajmniej jednej warstwy tworzywa sztucznego. Wszystkie te warstwy są ze sobą łączone przez ciśnieniowe laminowanie na gorąco, przy czym płynny PVC jednej z części karty zamyka nadrukowaną farbą drukarską siatkę tworzącą antenę.

Papierowe podłoże posiada zaletę polegającą na nadawaniu karcie zdolności do rozwarstwiania się pod wpływem zginania w obszarze, w którym przyłożono siłę zginającą, dzięki czemu każda próba uszkodzenia karty jest później widoczna, ponieważ prowadzi do pojawienia się na powierzchni karty śladów zginania.

Ten rodzaj kart posiada jednak wadę polegającą na słabym połączeniu z modułem elektronicznym. W rzeczywistości, jeżeli papierowe podłoże anteny zapewnia zaletę „zapamiętania zginania karty, skutkuje to również utratą przez kartę wewnętrznej spoistości, przez co staje się ona podatna na rozwarstwienie w wyniku wielokrotnego zginania papieru znajdującego się pod połączeniem (połączeniami) klejowym (klejowymi) łączącym(i) moduł z kartą w położeniu pionowym względem najcieńszego

PL 200 142 B1 obszaru części składowej karty, co powoduje przerwanie połączenia pomiędzy modułem elektronicznym i anteną.

Ujawnienie wynalazku

Celem niniejszego wynalazku jest zapewnienie hybrydowej lub bezstykowej karty mikroprocesorowej posiadającej podłoże anteny wykonane z włóknistego materiału takiego jak papier, umożliwiającej wzmocnione mocowanie modułu, dzięki czemu intensywne zginanie nie powoduje jego odłączenia lub wyrwania z karty.

Innym celem wynalazku jest zapewnienie bezstykowej karty mikroprocesorowej posiadającej wzmocnione mocowanie modułu elektronicznego, w której połączenie między mikroprocesorem i anteną wykonane jest bez wykorzystania kleju przewodzącego prąd elektryczny.

Przedmiotem wynalazku jest zatem bezstykowa lub hybrydowa (stykowa/bezstykowa) karta mikroprocesorowa składająca się z anteny umieszczonej na podłożu wykonanym z włóknistego materiału takiego jak papier, dwóch części korpusu karty znajdujących się po dwóch stronach podłoża i składających z przynajmniej jednej warstwy tworzywa sztucznego o względnie niskiej temperaturze płynięcia, oraz modułu elektronicznego zawierającego połączony z anteną mikroprocesor, przy czym zespół podłoża anteny i dwóch części korpusu karty połączony jest przez ciśnieniowe laminowanie na gorąco. Podłoże wykonane z włóknistego materiału posiada przynajmniej jeden otwór, dzięki któremu podczas laminowania warstwy tworzywa sztucznego dwóch części korpusu karty stykają się ze sobą, przy czym wypełniony otwór tworzy zgrzeinę łączącą części korpusu karty i wzmacniającą mocowanie modułu.

Krótki opis rysunków

Cele, przedmiot i cechy wynalazku staną się widoczne dzięki poniższemu opisowi opartemu o załączony rysunek, na którym:

fig. 1 przedstawia podłoże anteny hybrydowej (stykowej/bezstykowej) karty mikroprocesorowej według wynalazku, fig. 2 przedstawia przekrój wzdłuż osi A - A karty mikroprocesorowej przedstawionej na fig. 1, fig. 3 przedstawia widok z przodu otworów i usytuowania modułu w podłożu anteny karty mikroprocesorowej przedstawionej na fig. 1, fig. 4 przedstawia podłoże anteny bezstykowej karty mikroprocesorowej według wynalazku, fig. 5 przedstawia przekrój wzdłuż osi B - B karty mikroprocesorowej przedstawionej na fig. 4, i fig. 6 przedstawia przekrój wzdłuż osi C - C karty mikroprocesorowej przedstawionej na fig. 4. Szczegółowy opis wynalazku

Hybrydowa (stykowa/bezstykowa) karta mikroprocesorowa posiada moduł elektroniczny składający się z mikroprocesora oraz dwustronnego obwodu 10, którego jedna strona wyposażona jest w powierzchnie stykowe znajdujące się w tej samej płaszczyźnie z jedną z powierzchni karty. Antena karty, która zwykle wykonana jest metodą sitodruku na podłożu w postaci włóknistego materiału 12 posiada pewną liczbę zwojów 18 wykonanych z farby drukarskiej przewodzącej prąd elektryczny, oraz dwa pola kontaktowe 11 i 13 przeznaczone do połączenia z mikroprocesorem, a zatem i z modułem elektronicznym. Podłoże anteny posiada dwa otwory 14 i 16, które korzystnie wykonane są po nadrukowaniu anteny metodą sitodruku. Kształt oraz położenie otworów zostaną szczegółowo przedstawione w dalszej części opisu.

Jak widać na fig. 2, gdzie przedstawiono przekrój części karty mikroprocesorowej przedstawionej na fig. 1 wzdłuż osi A - A, na grubość karty składa się kilka warstw. W korzystnym wykonaniu podłoże anteny 12 umieszczone jest pomiędzy dolnym korpusem karty wykonanym z warstw 22 i 23 a górnym korpusem karty wykonanym z warstw 24 i 25. Górny i dolny korpus karty wykonane są z tworzywa sztucznego takiego, jak polichlorek winylu (PVC), poliester (PET, PETG), poliwęglan (PC) lub nawet akrylonitryl-butadien-styren (ABS). W korzystnym wykonaniu korpusy karty wykonane są z PVC, przy czym każdy z nich składa się z zewnętrznej warstwy sztywnego PVC 22 lub 24 oraz wewnętrznej warstwy miękkiego PVC 23 lub 25. PVC, z którego wykonana jest miękka warstwa PVC stykająca się z anteną posiada niższą, temperaturę mięknienia według Vicata (temperatury, w której PVC przechodzi ze stanu sztywnego w stan elastyczny) niż PVC tworzący sztywną warstwę.

Warstwy tworzące kartę łączone są przez laminowanie na gorąco w określonej temperaturze i pod określonym ciśnieniem. Pod wpływem działania temperatury i ciśnienia zewnętrzny PVC jedynie mięknie, podczas gdy wewnętrzna warstwa wykonana z PVC o niższej temperaturze mięknienia według Vicata przechodzi w stan płynny. Płynny PVC tworzący warstwę 25 oblewa antenę i przez wykonane wcześniej w podłożu anteny otwory 14 i 16 wchodzi w kontakt z płynnym PVC tworzącym war4

PL 200 142 B1 stwę 23, tworząc w ten sposób dwie zgrzeiny łączące górny i dolny korpus karty dzięki połączeniu wewnętrznych warstw 23 i 25.

Po połączeniu ze sobą różnych warstw tworzących kartę, w karcie tej wykonywane jest wgłębienie (wgłębienie to jest zwykle wykonywane przez frezowanie) przeznaczone do pomieszczenia modułu elektronicznego składającego się z mikroprocesora 26 oraz dwustronnego obwodu 10. Na kształt wgłębienia składa się mniejsza, umieszczona centralnie część mieszcząca mikroprocesor 26 oraz większa, zewnętrzna część wykonana w części grubości warstwy 22 korpusu karty mieszcząca dwustronny obwód.

Moduł elektroniczny umieszczany jest we wgłębieniu i przymocowywany do niego przez przyklejenie w większej częścią wgłębienia. W ten sposób dwustronny obwód modułu elektronicznego i zewnętrzna warstwa 22 korpusu karty są ze sobą połączone dwoma kroplami kleju typu cyjanoakrylanowego 34 i 36 umieszczonymi nad otworami 14 i 16 wykonanymi wcześniej w podłożu anteny 12. Krople kleju 34 i 36 umieszczone są więc pionowo względem najcieńszej części korpusu karty 22, a zatem umieszczone pionowo względem otworów 14 i 16 wypełnionych PVC i tworzących dwie zgrzeiny pomiędzy górnym i dolnym korpusem karty, dzięki czemu wzmocnione jest połączenie modułu z jego podłożem.

Połączenie mikroprocesora z polami kontaktowymi anteny 11 i 13 wykonane jest za pomocą kleju przewodzącego prąd elektryczny (nie przedstawionego na rysunkach) przed umieszczeniem modułu elektronicznego we wgłębieniu.

Jak widać na fig. 3 wykonane w podłożu anteny otwory 14 i 16 położone są po obydwu stronach pól kontaktowych 11 i 13, korzystnie na środku powierzchni 30 dwustronnego obwodu 10 przeznaczonego do przyklejenia do karty, widocznego na rysunku jako obszar pokryty szarymi kropkami. Otwory mogą być jednak nieznacznie przesunięte względem położenia przedstawionego na rysunku pozostając cały czas na obszarze powierzchni 30 modułu elektronicznego, co nie prowadzi do odejścia od zakresu wynalazku. W każdym przypadku szerokość otworów nie może być nadmierna. Powierzchnia otworów nie może być większa od powierzchni 30 przyklejanego modułu, aby podczas procesu łączenia korpusów karty otwory zostały całkowicie wypełnione płynnym PVC tworzącym warstwy 23 i 25.

Ponieważ moduł elektroniczny umieszczony jest symetrycznie po obydwu stronach pól kontaktowych 11 i 13, otwory 14 i 16 korzystnie są symetryczne względem pól kontaktowych 11 i 13, oraz korzystnie mają taki sam kształt. Ponadto w celu wzmocnienia połączenia modułu z kartą zewnętrzny obrys otworów 14 i 16 dopasowany jest do zewnętrznego obrysu kropel kleju 34, 36 w takim stopniu, jak to tylko jest możliwe.

Jeżeli zastosowanie wynalazku obejmuje wykorzystanie bezstykowej karty mikroprocesorowej, podłoże anteny 38 ma postać przedstawioną na fig. 4. Tak jak uprzednio moduł elektroniczny 40 połączony jest za pomocą dwóch pól kontaktowych 44 i 46 z anteną 42, która nadrukowana jest metodą sitodruku na podłożu 38. Podłoże anteny również posiada dwa otwory 48 i 50, które korzystnie wykonywane są po nadrukowaniu anteny.

Jak widać na fig. 5, gdzie przedstawiono przekrój karty przedstawionej na fig. 4 wzdłuż osi B - B, bezstykowa karta mikroprocesorowa składa się z kilku warstw. W korzystnym wykonaniu podłoże anteny 38 umieszczone jest pomiędzy dolnym korpusem karty wykonanym z warstw 52 i 54 a górnym korpusem karty wykonanym z warstw 56 i 58. Tak jak w poprzednim przypadku, korpusy karty wykonane są z PVC, poliestru, poliwęglanu lub akrylonitrylu-butadienu-styrenu (ABS). Tak jak powyżej, każda z zewnętrznych warstw 52, 58 (korzystnie wykonana z PVC) jest sztywna, podczas gdy wewnętrzne warstwy 54, 58 korzystnie wykonane są z miękkiego PVC. Warstwy stykające się z podłożem anteny 38 mają niższą temperaturę mięknienia według Vicata niż zewnętrzne warstwy wykonane ze sztywnego PVC. Jak widać na rysunku, zewnętrzne warstwy są cieńsze niż warstwy wewnętrzne, odwrotnie niż ma to miejsce w przypadku karty hybrydowej, gdzie zewnętrzne warstwy są zwykle grubsze niż warstwy wewnętrzne.

Moduł elektroniczny 40 umieszczony jest w otworze wykonanym w podłożu 38 i przymocowany do warstwy 54 dolnego korpusu karty za pomocą warstwy kleju 60. Pola kontaktowe mikroprocesora (tu nie pokazane) dotykają zatem pól kontaktowych anteny 62 i 64. Połączenie omowe może być wykonane za pomocą kleju przewodzącego prąd elektryczny lub bez zastosowania kleju - jedynie przez zetknięcie pól kontaktowych, tak jak to opisano poniżej.

W przypadku przedstawionego na fig. 6 przekroju podłoża wzdłuż osi C - C, można zauważyć dwa otwory 48 i 50 wykonane w podłożu anteny 38 po obydwu stronach modułu 40.

PL 200 142 B1

Tak jak powyżej, warstwy połączone są ze sobą przez ciśnieniowe laminowanie na gorąco. Pod wpływem działania temperatury i ciśnienia zewnętrzne warstwy PVC 52 lub 56 miękną, podczas gdy wewnętrzne warstwy PVC 54 lub 58 przechodzą w stan płynny. Płynny PVC tworzący warstwę 58 oblewa antenę i przez wykonane wcześniej w podłożu anteny otwory 48 i 50 wchodzi w bliski kontakt z płynnym PVC tworzącym warstwę 54. Powstają dzięki temu dwie zgrzeiny łączące górny i dolny korpus karty dzięki połączeniu wewnętrznych warstw 54 i 58.

Inaczej niż w przypadku modułu elektronicznego hybrydowej (stykowej/bezstykowej) karty mikroprocesorowej, moduł elektroniczny bezstykowej karty znajduje się pomiędzy dwoma korpusami karty. Dzięki procesowi laminowania na gorąco umożliwiającemu utworzenie dwóch zgrzein łączących dwie warstwy przez otwory 48 i 50, tak jak to opisano powyżej, nacisk wywierany przez moduł na pola kontaktowe anteny 62 i 64 jest utrzymywany nawet po zakończeniu etapu laminowania. Nacisk ten zapewnia połączenie omowe pomiędzy mikroprocesorem i anteną eliminując konieczność zastosowania pomiędzy polami kontaktowymi anteny i mikroprocesora warstwy kleju przewodzącego prąd elektryczny.

Tak jak uprzednio, otwory mogą być mniej lub bardziej oddalone od modułu, jednak aby mocowanie modułu było wzmocnione odległość ta nie może być nadmierna. Rozmiary otworów nie mogą być za małe, żeby zapewnić mocne połączenie pomiędzy dwoma wewnętrznymi warstwami korpusów karty. Otwory korzystnie rozmieszczone są symetrycznie względem modułu, oraz korzystnie mają taki sam kształt. Pomimo, ze w wykonaniach przedstawionych na fig. 4 i 6 otwory są okrągłe, bez odejścia od zakresu wynalazku może być zastosowany dowolny inny kształt otworów.

Niezależnie od tego czy mamy do czynienia z kartą hybrydową czy bezstykową, otwory nie mogą mieć ostrych kątów z kilku powodów, przy czym jednym nich jest fakt, że otwory bez ostrych kątów są łatwiejsze do wykonania. W rzeczywistości wycinanie otworów posiadających ostre kąty może doprowadzić do powstania miejsc, w których papier przeznaczony do usunięcia pozostaje na swoim podłożu. W przypadku wycinania otworów pozbawionych ostrych kątów trudności tego rodzaju nie występują w ogóle. Ponadto podczas zadrukowywania korpusu karty jednolitym kolorem wycięcia są wyróżnione podczas procesu laminowania, ponieważ krople farby znajdujące się nad otworami zbliżają się do siebie, co daje efekt ciemniejszej barwy obszarów otworów. Okrągły kształt oglądany przez przezroczysty PVC jest w rezultacie bardziej estetyczny niż kształt zawierający ostre kąty.

Pomimo, że korzystne jest wykonanie dwóch otworów znajdujących się po każdej ze stron modułu elektronicznego i wzmacniających jego mocowanie tak jak to opisano powyżej, możliwe jest bez odejścia od zakresu wynalazku wykonanie tylko jednego otworu lub więcej niż dwóch otworów.

Claims (9)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Karta mikroprocesorowaskładająca się z anteny (18 lub 42) na podłożu wykonanym z włóknistego materiału (12 lub 38) takiego, jak papier, dwóch korpusów karty znajdujących się po dwóch stronach podłoża, z których każdy składa się z przynajmniej jednej warstwy tworzywa sztucznego o niskiej temperaturze płynięcia, modułu elektronicznego (26 lub 40) umieszczonego we wgłębieniu wykonanym w jednym z korpusów karty i podłożu anteny (12), oraz zawierającego połączony z anteną mikroprocesor, przy czym zespół podłoża anteny i dwóch korpusów karty połączony jest przez ciśnieniowe laminowanie na gorąco, znamienna tym, że podłoże wykonane z włóknistego materiału posiada otwory (14, 16 lub 48, 50) rozmieszczone tak, że nakładają się one na krople kleju (34, 36) przytwierdzając moduł elektroniczny drugiego korpusu karty w sposób, dzięki któremu podczas procesu laminowania warstwy tworzywa sztucznego (23, 25 lub 54, 58) dwóch korpusów karty stykają się ze sobą poprzez otwory, które wypełnione w ten sposób tworzy zgrzeinę łączącą korpusy karty i wzmacniającą tym samym mocowanie modułu.
2. 2. Karta mikroprocesorowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zewnętrzny obrys otworu (otworów) (14, 16) ma taki sam kształt, jak zewnętrzny obrys kropli kleju (34, 36).
3. 3. Karta mikroprocesorowa według zz^^tr^^. 2, znamiennatym, że mikroprocesor będącyczęścią modułu elektronicznego (26) połączony jest z anteną za pomocą dwóch pól kontaktowych (11, 13) znajdujących się na podłożu anteny (12), przy czym podłoże anteny (12) posiada dwa otwory znajdujące się po obydwu stronach pól kontaktowych.
4. 4. Karta mikroprocesorowa w^j^łłK3z^^tι'^^. 3, znam lenna tym, że dwacowory (14, 16) mają taki sam kształt i są symetryczne względem pól kontaktowych (11, 13).

   PL 200 142 B1
5. 5. Karta według zastrz. 4, znamienna tym, że otwory (14, 16) mają oł^^^c^ł\y kształt.
6. 6. Karta mikroprocesorowa według zastrz. 1, znamienna tym, że moduł elektroniczny (40) umieszczony jest przed ciśnieniowym laminowaniem na gorąco we wgłębieniu wykonanym w podłożu anteny i przymocowany do jednego z korpusów karty (54) za pomocą warstwy kleju nie przewodzącego prądu elektrycznego (60).
7. 7. Karta mił<ropi^<^^^^<^i^<^'w^ według zastrz. 6, znamienna tym, że będący częścią modułu elektronicznego (40) połączony jest z dwoma polami kontaktowymi (62, 64) anteny za pośrednictwem zwykłego połączenia omowego wykonanego bez zastosowania kleju przewodzącego prąd elektryczny, przy czym połączenie omowe utworzone jest w wyniku nacisku wywieranego przez warstwy korpusów karty (54, 58) stykające się przez otwory (48, 50) po laminowaniu na gorąco tworzące zgrzeinę.
8. 8. Karta według 6 albo 7, znam ienna tym, że podłoże anteny (38) posiada dwa otwory (48, 50) znajdujące się po obydwu stronach modułu elektronicznego (40).
9. 9. Karta mikroprocesorowawedługzastrz. 8, znamienna tym, że oowooy r48, 50) są symetryczne względem modułu elektronicznego (40).