RU2607725C1 - Smart card with dual interface and its manufacturing method - Google Patents
Smart card with dual interface and its manufacturing method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607725C1 RU2607725C1 RU2015132834A RU2015132834A RU2607725C1 RU 2607725 C1 RU2607725 C1 RU 2607725C1 RU 2015132834 A RU2015132834 A RU 2015132834A RU 2015132834 A RU2015132834 A RU 2015132834A RU 2607725 C1 RU2607725 C1 RU 2607725C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- smart card
- module
- sheet
- smart
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
- G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
- G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
- G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
- G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
- G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
- H01Q1/12—Supports; Mounting means
- H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Credit Cards Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к конструкции смарт-карты с двойным интерфейсом и способу ее изготовления. Смарт-карта с двойным интерфейсом содержит устройство концентрации электромагнитных волн работающего по технологии индукционного взаимодействия модуля и антенны смарт-карты.The present invention relates to the design of a smart card with a dual interface and a method for its manufacture. A smart card with a dual interface contains a device for concentrating electromagnetic waves using the technology of induction interaction between the module and the antenna of the smart card.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Различают несколько типов смарт-карт: контактные, бесконтактные и смарт-карты с двойным интерфейсом.There are several types of smart cards: contact, contactless and smart cards with a dual interface.
Смарт-карты, имеющие контактный интерфейс (контактные смарт-карты), обмениваются информацией со считывателем путем передачи электрических сигналов через контакты микроконтроллера в соответствии со стандартом ISO/IEC 7816. Стандарт ISO/IEC 7816 является широко известным и соблюдаемым стандартом для смарт-карт общего назначения, но не единственным. Есть стандарты для смарт-карт, применяемые в отдельных областях, таких как здравоохранение, транспорт, банковское дело, электронная коммерция и идентификация.Smart cards with a contact interface (contact smart cards) exchange information with the reader by transmitting electrical signals through the contacts of the microcontroller in accordance with the ISO / IEC 7816 standard. The ISO / IEC 7816 standard is a well-known and respected standard for smart cards in general. destination, but not the only one. There are smart card standards used in specific areas such as healthcare, transportation, banking, e-commerce, and identification.
Бесконтактные смарт-карты общаются со считывателями путем передачи электромагнитных сигналов через антенны в соответствии с коммуникационными стандартами и протоколами передачи данных по стандарту ISO/TEC 14443. ISO/IEC 14443 - это международный стандарт для бесконтактных смарт-карт, работающих на частоте 13,56 MHz на малом расстоянии от антенны считывателя (около 10 см).Contactless smart cards communicate with readers by transmitting electromagnetic signals through antennas in accordance with communication standards and data transfer protocols according to ISO / TEC 14443. ISO / IEC 14443 is an international standard for contactless smart cards operating at 13.56 MHz at a small distance from the reader antenna (about 10 cm).
Смарт-карты с двойным интерфейсом (Dual Interface) содержат один микроконтроллер и два интерфейса взаимодействия со считывателем - контактным образом и бесконтактным. Микроконтроллер поддерживает протоколы ISO/IEC 7816 и ISO/IEC 14443, а также поддерживает различные методы сборки, такие как контактные, бесконтактные и с двойным интерфейсом.Smart cards with a dual interface (Dual Interface) contain one microcontroller and two interfaces for interacting with a reader - a contact image and a contactless one. The microcontroller supports the ISO / IEC 7816 and ISO / IEC 14443 protocols, and also supports various assembly methods, such as contact, contactless and dual-interface.
В настоящее время наибольшей популярностью пользуются бесконтактные смарт-карты и смарт-карты с двойным интерфейсом.Currently, contactless smart cards and dual-interface smart cards are the most popular.
Для удобства промышленного производства смарт-карт с двойным интерфейсом, производители микроконтроллеров упаковывают их в стандартизированную модульную ленту, после чего один такой микроконтроллер называют модулем. Обычно модуль имеет на одной поверхности контактную группу, содержащую 6 или 8 контактов, а на обратной стороне содержится 2 контакта, к которым присоединяется антенна, выполненная из токопроводящей проволоки, толщиной 0.045 мм - 0.25 мм.For the convenience of industrial production of dual-interface smart cards, microcontroller manufacturers pack them in a standardized modular tape, after which one such microcontroller is called a module. Typically, a module has a contact group on one surface containing 6 or 8 contacts, and on the reverse side there are 2 contacts to which an antenna made of a conductive wire with a thickness of 0.045 mm - 0.25 mm is connected.
В промышленном производстве смарт-карт с двойным интерфейсом используют комплект специализированного оборудования, с помощью которого вначале изготавливают основу с токопроводящей антенной, устанавливают в нужное место модуль и электрически соединяют его с антенной, располагая при этом модуль таким образом, чтобы соединение антенны с модулем было на обратной стороне модуля. Затем собирают нужный по толщине пакет листов для смарт-карты, состоящий из основы, компенсационного листа, дополнительных листов или информационно-декоративного слоя (при необходимости) и защитного слоя, который может содержать различные функциональные элементы, например, магнитную полосу, полосу для подписи, голограмму и т.п.In the industrial production of dual-interface smart cards, a set of specialized equipment is used, with which they first make the base with a conductive antenna, install the module in the right place and electrically connect it to the antenna, placing the module in such a way that the antenna is connected to the module on the back of the module. Then, the thickness sheet package for the smart card is assembled, which consists of a base, a compensation sheet, additional sheets or an information decorative layer (if necessary) and a protective layer, which can contain various functional elements, for example, a magnetic strip, a signature strip, hologram, etc.
Существует несколько технологий соединения антенны с модулем:There are several technologies for connecting the antenna to the module:
1) с использованием припоя или точечной сварки;1) using solder or spot welding;
2) с использованием токопроводящего вещества. Оба способа соединения имеют свои плюсы и минусы и применяются различными производителями смарт-карт для производства банковских, социальных, транспортных карт, водительских удостоверений, электронных паспортов гражданина и т.д.2) using conductive substance. Both connection methods have their pros and cons and are used by various smart card manufacturers for the production of bank, social, transport cards, driver’s licenses, citizen’s electronic passports, etc.
Известна технология изготовления смарт-карт с двойным интерфейсом, где в качестве бесконтактного интерфейса применяется алюминиевая антенна, расположенная с двух сторон на подложке из полиэтилентерефталата (http://www.s-p-s.com). Недостатком этой антенны является сложность и трудоемкость ее изготовления, множество технологических процессов, наличие обязательных соединений между двумя слоями антенн, что снижает надежность конструкции и является существенным недостатком. В качестве материала для изготовления смарт-карты, как правило, используют поливинилхлорид и при формировании пакета для изготовления смарт-карт возникают трудности по совмещению антенны на подложке из полиэтилентерефталата с модулем, поскольку подложка тонкая и легко гнется, в результате это сказывается на надежности работы самой смарт-карты. При изготовлении алюминиевой антенны ее края, как правило, имеют неровности, что не позволяет добиться одинаковой резонансной частоты даже внутри одной партии изготовленных антенн. Кроме того, соединить листы из полиэтилентерефталата и поливинилхлорида на молекулярном уровне невозможно, к тому же алюминиевые антенны занимают большую площадь, поэтому необходимо использовать связующее вещество, например клеевой состав, что удорожает и удлиняет процесс изготовления смарт-карт.There is a known technology for manufacturing smart cards with a dual interface, where an aluminum antenna is used as a contactless interface, located on both sides on a polyethylene terephthalate substrate (http://www.s-p-s.com). The disadvantage of this antenna is the complexity and complexity of its manufacture, many technological processes, the presence of mandatory connections between two layers of antennas, which reduces the reliability of the design and is a significant drawback. As a rule, polyvinyl chloride is used as the material for making a smart card, and when forming a package for making smart cards, it becomes difficult to combine the antenna on the polyethylene terephthalate substrate with the module, since the substrate is thin and easy to bend, as a result, it affects the reliability of the smart cards. In the manufacture of an aluminum antenna, its edges, as a rule, have irregularities, which does not allow achieving the same resonant frequency even within the same batch of manufactured antennas. In addition, it is impossible to combine sheets of polyethylene terephthalate and polyvinyl chloride at the molecular level, in addition, aluminum antennas occupy a large area, so it is necessary to use a binder, for example, an adhesive composition, which makes the process of manufacturing smart cards longer and longer.
В патенте RU 2372655 описана многослойная защитная структура для использования в качестве страницы личного документа, удостоверяющего личность, или в качестве личного документа, содержащая транспондерный слой, с имеющимися на транспондерной подложке проволочным проводником (антенной), и электрически контактирующую с ним интегральную схему. Недостатками такой смарт-карты являются наличие контактного соединения между интегральной схемой и двумя концами антенны, усложняющего процесс производства смарт-карты, т.к. возникает необходимость в дополнительных действиях, а именно: сварке каждого модуля в двух местах, при этом увеличивается риск брака при изготовлении изделия, так как после сварки модуля с антенной на интегральную схему воздействуют компрессионно-температурно. При эксплуатации описанного изделия, существует повышенный риск разрушения контактного соединения, так как пластиковая смарт-карта изгибается и потребитель, изогнув смарт-карту в месте крепления антенны к интегральной схеме, может повредить электрическое соединение антенны и модуля, что недопустимо в таких документах как паспорт, банковская карта, социальная страховая карта, транспортная карта и т.д. При нарушении этого соединения смарт-карта перестанет работать по бесконтактному интерфейсу.Patent RU 2372655 describes a multilayer protective structure for use as a page of a personal identification document or as a personal document containing a transponder layer with a wire conductor (antenna) on the transponder substrate and an integrated circuit electrically contacting it. The disadvantages of such a smart card are the presence of a contact connection between the integrated circuit and the two ends of the antenna, which complicates the process of manufacturing a smart card, because there is a need for additional actions, namely: welding each module in two places, while increasing the risk of marriage in the manufacture of the product, since after welding the module with the antenna, the temperature and temperature are affected by the integrated circuit. When using the described product, there is an increased risk of the contact connection being destroyed, since the plastic smart card bends and the consumer bending the smart card in the place where the antenna is attached to the integrated circuit can damage the electrical connection of the antenna and module, which is unacceptable in documents such as a passport, bank card, social insurance card, transport card, etc. If this connection is broken, the smart card will stop working on the contactless interface.
Известна пластиковая смарт-карта с микроэлектронным чипом, содержащая электронный модуль с двойным интерфейсом связи (патент на изобретение RU 2412483). Электронный модуль согласно данному решению содержит с одной стороны подложку, снабженную клеммной колодкой электрических контактов, обеспечивающих функционирование путем электрического контакта с контактами считывающего устройства, а с другой стороны модуль содержит антенну, образованную, по меньшей мере, из одного витка и клеммы которой связаны с клеммами микроэлектронного чипа, расположенного на поверхности модуля.Known plastic smart card with a microelectronic chip containing an electronic module with a dual communication interface (patent for invention RU 2412483). The electronic module according to this solution contains, on the one hand, a substrate provided with a terminal block of electrical contacts that provide operation by electrical contact with the contacts of the reader, and on the other hand, the module contains an antenna formed of at least one turn and the terminals of which are connected to the terminals microelectronic chip located on the surface of the module.
Используемые термины и сокращения:Used terms and abbreviations:
Основа - пластиковый или иной лист с впаянной токопроводящей антенной;Basis - a plastic or other sheet with a soldered conductive antenna;
Преламинат - соединенная термокомпрессионным способом основа с компенсационным листом, уложенным поверх основы со стороны антенны;Prelaminate - thermocompression-bonded base with a compensation sheet laid on top of the base from the antenna side;
Пакет - набор листов для смарт-карты, состоящий, из: ламинирующего слоя, информационно-декоративного слоя, пластикового листа, компенсационного листа, основы, пластикового листа, информационно-декоративного слоя и ламинирующего слоя;Package - a set of sheets for a smart card, consisting of: a laminating layer, an information decorative layer, a plastic sheet, a compensation sheet, a base, a plastic sheet, an information decorative layer and a laminating layer;
Мини-пакет - не полный набор листов для смарт-карты, например без информационно-декоративного слоя;Mini-package - not a complete set of sheets for a smart card, for example, without an information and decorative layer;
Модуль - микроконтроллер, упакованный в стандартизированную модульную ленту;Module - a microcontroller packed in a standardized modular tape;
PET - полиэтилентерефталат;PET - polyethylene terephthalate;
PET-G - полиэтилентерефталат-гликоль;PET-G - polyethylene terephthalate glycol;
PVC - поливинилхлорид;PVC - polyvinyl chloride;
PC - поликарбонат;PC - polycarbonate;
ABS - пластик.ABS - plastic.
Задачей настоящего изобретения является создание надежной в использовании смарт-карты с двойным интерфейсом, работающей по технологии индукционного взаимодействия модуля и антенны смарт-карты, у которой концы контуров не замкнуты. Кроме того, задача состоит в разработке способа изготовления смарт-карт с двойным интерфейсом, позволяющим упростить производство смарт-карт, уменьшить его стоимость и получить ряд технологических преимуществ по сравнению с известными способами изготовления смарт-карт.An object of the present invention is to provide a reliable dual-interface smart card using the technology of induction interaction between a smart card module and antenna, in which the ends of the loops are not closed. In addition, the task is to develop a method of manufacturing smart cards with a dual interface, which allows to simplify the production of smart cards, reduce its cost and obtain a number of technological advantages compared to the known methods of manufacturing smart cards.
Технический результат заявляемого устройства заключается в повышении его устойчивости к физическим нагрузкам, возникающим в повседневном использовании, за счет отсутствия электрической связи между антенной и модулем; повышении устойчивости к изменениям температуры среды использования за счет термокомпрессии материалов, входящих в состав устройства, а также позволяет устанавливать антенну нужной конфигурации практически на любой приемлемый для этих целей материал, например: PVC, PC, бумага, ABS, PET-G, PET и др. К техническому результату заявляемого способа также можно отнести общее повышение производственной эффективности изготовления смарт-карт, поскольку конструкция антенны с незамкнутыми концами контуров позволяет:The technical result of the claimed device is to increase its resistance to physical stress arising in everyday use, due to the lack of electrical connection between the antenna and the module; increasing the resistance to changes in the temperature of the environment due to thermal compression of the materials included in the device, and also allows you to install the antenna of the desired configuration on almost any material suitable for these purposes, for example: PVC, PC, paper, ABS, PET-G, PET, etc. The technical result of the proposed method can also include a general increase in the production efficiency of manufacturing smart cards, since the design of the antenna with open ends of the loops allows you to:
- практически полностью избежать брака при производстве самой антенны;- almost completely avoid marriage in the manufacture of the antenna itself;
- сократить количество этапов производства и контроля;- reduce the number of stages of production and control;
- сократить время запуска новых конфигураций антенн, тем самым сократить время перехода от изделия к изделию;- reduce the launch time of new antenna configurations, thereby reducing the transition time from product to product;
- увеличить срок службы изделия;- increase the service life of the product;
- сократить стоимость изделия.- reduce the cost of the product.
Краткое описание конфигураций антенны в смарт-картеBrief Description of Smart Card Antenna Configurations
Приведено несколько вариантов выполнения антенны, при которых она выполняет роль устройства концентрации электромагнитных волн и работает по технологии индукционного взаимодействия модуля и антенны смарт-карты.Several antenna embodiments are presented in which it acts as a device for concentration of electromagnetic waves and works on the technology of induction interaction between the module and the antenna of the smart card.
Рис. 1 - вариант выполнения антенны, где 1, 2 - незамкнутые концы проволоки; 3, 5 - большой контур; 4 - малый контур; 6 - пересечение витков антенны.Fig. 1 - an embodiment of the antenna, where 1, 2 - open ends of the wire; 3, 5 - a large contour; 4 - a small contour; 6 - the intersection of the turns of the antenna.
Рис. 2 - вариант выполнения антенны, где 1, 2 - незамкнутые концы проволоки; 3, 5 - большой контур; 4 - малый контур; 6 - пересечение витков антенны.Fig. 2 - embodiment of the antenna, where 1, 2 - open ends of the wire; 3, 5 - a large contour; 4 - a small contour; 6 - the intersection of the turns of the antenna.
Рис. 3 - вариант выполнения антенны, где 1, 2 - незамкнутые концы проволоки; 3 -большой контур; 4 - малый контур.Fig. 3 - an embodiment of the antenna, where 1, 2 - open ends of the wire; 3 - a large contour; 4 - a small contour.
Рис. 4 - вариант выполнения антенны, где 1, 2 - незамкнутые концы проволоки; 3, 5 - большой контур; 4 - малый контур; 6 - пересечение витков антенны.Fig. 4 - an embodiment of the antenna, where 1, 2 - open ends of the wire; 3, 5 - a large contour; 4 - a small contour; 6 - the intersection of the turns of the antenna.
Рис. 5 - вариант выполнения антенны, где 1, 2 - незамкнутые концы проволоки; 3 - большой контур; 4 - малый контур.Fig. 5 - an embodiment of the antenna, where 1, 2 - open ends of the wire; 3 - a large contour; 4 - a small contour.
Краткое изложение существа изобретения.Summary of the invention.
Поставленная задача решается тем, что смарт-карта представляет собой многослойную конструкцию из основы, компенсационного листа, дополнительных пластиковых листов, информационно-декоративных листов и ламинирующих листов, которые могут содержать различные функциональные элементы, такие как: магнитная полоса, полоса для подписи, голограмма и т.п. В готовой смарт-карте над малым контуром антенны в теле карты выполнено углубление с установленным в него модулем, содержащим мини-антенну. Антенна смарт-карты выполнена в виде двух или более незамкнутых контуров из токопроводящей проволоки и выполняет функцию приемо-передатчика электромагнитных сигналов от устройства чтения бесконтактных смарт-карт в модуль и от модуля в устройство чтения смарт-карт. При этом концы любого контура антенны смарт-карты остаются электрически незамкнутыми. Для различных условий можно применять различные конфигурации антенн, например из приведенных на Рис. 1-5. В случае, когда антенна выполнена в конфигурации рисунков 3 и 5, можно использовать медную проволоку без содержания изолирующих слоев, так как отсутствуют какие либо пересечения проволоки, что, в свою очередь, снижает себестоимость изделия.The problem is solved in that the smart card is a multi-layer structure of a base, compensation sheet, additional plastic sheets, information decorative sheets and laminating sheets, which may contain various functional elements, such as: magnetic strip, signature strip, hologram and etc. In the finished smart card, a recess is made above the small antenna circuit in the card body with a module installed in it containing a mini-antenna. The smart card antenna is made in the form of two or more open circuits of conductive wire and acts as a transceiver of electromagnetic signals from the contactless smart card reader to the module and from the module to the smart card reader. In this case, the ends of any contour of the antenna of the smart card remain electrically open. For different conditions, various antenna configurations can be used, for example, from those shown in Fig. 1-5. In the case when the antenna is made in the configuration of Figures 3 and 5, it is possible to use a copper wire without the content of insulating layers, since there are no any intersections of the wire, which, in turn, reduces the cost of the product.
Возможен вариант выполнения смарт-карты, при котором, в многослойной конструкции используют преламинат.A smart card embodiment is possible in which, in a multi-layer structure, prelaminate is used.
Возможен вариант выполнения смарт-карты, при котором между преламинатом и, по крайней мере, одним ламинирующим слоем расположен информационно-декоративный слой.A smart card embodiment is possible in which an information decorative layer is located between the prelaminate and at least one laminating layer.
Способ изготовления смарт-карты заключается в том, что антенны в количестве одной или более штук методом ультразвуковой впайки устанавливают на одну сторону пластикового листа, при этом каждую антенну формируют из одного куска токопроводящей проволоки с образованием продолжающих друг друга как минимум двух контуров, большого и малого, содержащих от 2 до 20 и от 1 до 10 витков соответственно. Количество витков в каждом контуре подбирается таким образом, чтобы радиочастотные характеристики антенны соответствовали стандарту ISO/IEC 14443. При этом концы антенны остаются незамкнутыми. Далее поверх основы со стороны антенны укладывают компенсационный лист и термокомпрессионным способом соединяют листы между собой. К полученному таким способом, преламинату с обеих сторон укладывают по дополнительному пластиковому листу и информационно-декоративному листу, а затем укладывают защитный ламинирующий слой, формируя, таким образом, многослойную конструкцию (пакет) для последующего процесса пресс-ламинирования. После сборки пакета предпочтительно зафиксировать края листов между собой термокомпрессионным способом. Из полученной многослойной конструкции высекают заготовки смарт-карт, при этом каждая заготовка содержит одну антенну с как минимум двумя незамкнутыми контурами. Далее на поверхности смарт-карты над малым контуром антенны фрезеруют углубление под установку модуля, куда и помещают его с применением нетокопроводящего термоактивируемого клея.A method of manufacturing a smart card consists in installing antennas in the amount of one or more pieces by ultrasonic soldering on one side of a plastic sheet, each antenna being formed from one piece of a conductive wire with the formation of at least two circuits, each other, large and small containing from 2 to 20 and from 1 to 10 turns, respectively. The number of turns in each circuit is selected so that the radio-frequency characteristics of the antenna comply with ISO / IEC 14443. At the same time, the ends of the antenna remain open. Next, a compensation sheet is laid on top of the base from the antenna side and the sheets are interconnected by a thermocompression method. To the obtained in this way, the prelaminate on both sides is laid on an additional plastic sheet and information decorative sheet, and then a protective laminating layer is laid, thus forming a multilayer structure (package) for the subsequent press-lamination process. After assembling the package, it is preferable to fix the edges of the sheets with each other by a thermocompression method. Smart card blanks are cut from the resulting multilayer structure, with each blank containing one antenna with at least two open circuits. Then, on the surface of the smart card above the small antenna circuit, a recess is milled for installing the module, where it is placed using a non-conductive thermally activated adhesive.
В процессе изготовления смарт-карты толщина многослойной конструкции подбирается таким образом, чтобы заготовка смарт-карты соответствовала толщине по стандарту ISO/IEC 7810 (предпочтительно 0.74-0.80 мм) и при формировании углубления под установку модуля не был задет контур малой антенны.In the process of manufacturing a smart card, the thickness of the multilayer structure is selected so that the smart card blank corresponds to the thickness according to ISO / IEC 7810 (preferably 0.74-0.80 mm) and the contour of the small antenna was not touched when forming a recess for installing the module.
Для изготовления смарт-карты с изображением или размещенной на ней информацией, между, по крайней мере, одним дополнительным листом и ламинирующим слоем располагают информационно-декоративный слой, а ламинирующий слой при этом может содержать дополнительные функциональные элементы, такие как: магнитная полоса, полоса для подписи, голограмма и т.п.For the manufacture of a smart card with an image or information placed on it, an information decorative layer is placed between at least one additional sheet and the laminating layer, while the laminating layer may contain additional functional elements, such as: a magnetic strip, a strip for signatures, hologram, etc.
Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Заявляемая смарт-карта представляет собой многослойную конструкцию из преламината, дополнительных пластиковых листов, информационно-декоративных листов и ламинирующих листов, последние могут содержать различные дополнительные функциональные элементы, такие как: магнитная полоса, полоса для подписи, голограмма и т.п. Антенна смарт-карты выполнена как минимум из двух незамкнутых контуров - большого (первичная обмотка) и малого (вторичная обмотка). Малый контур антенны представляет собой несколько витков (от одного до десяти) токопроводящей проволоки и расположен под местом установки модуля. Большой контур антенны состоит как минимум из двух незамкнутых витков токопроводящей проволоки и неразрывен с малым контуром антенны. Антенна выполнена незамкнутой и электрически не соединена с модулем. В углублении на поверхности смарт-карты закреплен модуль с мини-антенной таким образом, что мини-антенна модуля располагается над геометрическим центром малого контура антенны, а контактная область модуля расположена на внешней стороне карты. Такая конфигурация антенны выполняет функцию приемо-передатчика электромагнитных сигналов от устройства чтения бесконтактных смарт-карт в модуль и от модуля в устройство чтения бесконтактных смарт-карт, т.е. является устройством концентрации электромагнитных волн.The inventive smart card is a multi-layer structure of prelaminate, additional plastic sheets, information decorative sheets and laminating sheets, the latter may contain various additional functional elements, such as: magnetic strip, signature strip, hologram, etc. The smart card antenna is made of at least two open circuits - large (primary winding) and small (secondary winding). The small contour of the antenna consists of several turns (from one to ten) of the conductive wire and is located under the installation site of the module. A large antenna loop consists of at least two open loops of conductive wire and is inextricable with a small antenna loop. The antenna is open and not electrically connected to the module. In the recess on the surface of the smart card, a module with a mini-antenna is fixed so that the mini-antenna of the module is located above the geometric center of the small antenna loop, and the contact area of the module is located on the outside of the card. This antenna configuration acts as a transceiver of electromagnetic signals from the contactless smart card reader to the module and from the module to the contactless smart card reader, i.e. is a device for the concentration of electromagnetic waves.
Прием сигнала происходит следующим образом: устройство чтения бесконтактных смарт-карт (считыватель) генерирует электромагнитное поле. При внесении смарт-карты в электромагнитное поле считывателя на первичных обмотках антенны индуцируются электрические заряды, при этом вторичная обмотка начинает работать в качестве генератора электромагнитных сигналов, тем самым вызывая ЭДС индукции во встроенной мини-антенне модуля. Для передачи сигнала от модуля в устройство чтения бесконтактных смарт-карт используется обратная цепочка: встроенная мини-антенна модуля генерирует электромагнитный сигнал, который индуцирует ЭДС на вторичной обмотке, в результате чего первичная обмотка транслирует сигнал к устройству чтения бесконтактных смарт-карт. Таким образом, радиочастотное поле, исходящее от бесконтактного считывателя, собирается большим контуром антенны и концентрируется в малом контуре, что позволяет создать поле, достаточное для питания микроконтроллера, установленного в модуле.The signal is received as follows: a contactless smart card reader (reader) generates an electromagnetic field. When a smart card is inserted into the reader’s electromagnetic field on the primary windings of the antenna, electric charges are induced, while the secondary winding starts to work as an electromagnetic signal generator, thereby causing induction EMF in the built-in mini-antenna of the module. The reverse chain is used to transfer the signal from the module to the contactless smart card reader: the built-in mini-antenna of the module generates an electromagnetic signal that induces EMF on the secondary winding, as a result of which the primary winding transmits the signal to the contactless smart card reader. Thus, the radio frequency field emanating from the contactless reader is collected by a large antenna circuit and concentrated in a small circuit, which allows creating a field sufficient to power the microcontroller installed in the module.
Способ изготовления смарт-карты состоит в следующем. На лист толщиной от 50 до 500 микрон методом ультразвуковой впайки устанавливают проволочную(ые) токопроводящую(ие) антенну(ы). Лист может быть изготовлен из PVC, ABS-пластика, PET, PET-G, PC, бумаги и других синтетических или комбинированных материалов. На каждом таком листе располагают определенное количество антенн в зависимости от размера листа и типа вырубного пресса, применяемого при производстве, например, размеру листа длиной 460 мм - 500 мм и шириной 290 мм - 330 мм соответствует число размещенных антенн от 21 до 25. Каждая антенна представляет собой токопроводящую проволоку с изоляцией, предпочтительно с содержанием меди не менее 99,9%, уложенную на лист таким образом, чтобы образовались как минимум два соединенных между собой незамкнутых контура большой и малый, содержащих от 2 до 20 и от 1 до 10 витков соответственно. Количество витков в каждом контуре подбирается таким образом, чтобы радиочастотные характеристики антенны соответствовали стандарту ISO/IEC 14443. Большой контур антенны формируют предпочтительно по периметру будущей смарт-карты, а малый контур формируют в месте, где в дальнейшем над ним будет установлен модуль. Каждая антенна выполнена неразрывной, одна служит продолжением другой и концы антенны не замкнуты. Полученный лист в дальнейшем называют основой. Основу помещают на специальный радиочастотный тестер и проверяют работу каждой антенны. Далее на основу со стороны антенны укладывают компенсационный лист, предпочтительно из аналогичного материала или из материала, обладающего высокой степенью адгезии при спайке с материалом, из которого выполнена основа. Толщину компенсационного листа подбирают таким образом, чтобы антенна находилась в основе будущей смарт-карты на уровне (глубине), необходимом для каждого конкретного варианта исполнения смарт-карты. Основу и компенсационный лист помещают в листовой пресс ламинатор, где под воздействием температуры от 90 до 250 градусов Цельсия и давления от Р=20 до Р=200 N/см2 в течение временного периода от 15 до 120 минут (в зависимости от используемых материалов) производят расплавление двух листов и их соединение по всей поверхности. Возможно применение рулонного пресс ламинатора. Затем монолитную конструкцию охлаждают до температуры окружающей среды. Полученную конструкцию в дальнейшем называют преламинат. Такая конструкция сохраняет антенну от повреждения на протяжении длительного времени - до нескольких десятков лет.A method of manufacturing a smart card is as follows. On a sheet with a thickness of 50 to 500 microns, the wire (s) conductive antenna (s) is installed by ultrasonic soldering. The sheet can be made of PVC, ABS plastic, PET, PET-G, PC, paper and other synthetic or combination materials. Each such sheet has a certain number of antennas depending on the size of the sheet and the type of die press used in the production, for example, the size of the sheet is 460 mm - 500 mm long and 290 mm - 330 mm wide; the number of placed antennas is from 21 to 25. Each antenna It is a conductive wire with insulation, preferably with a copper content of at least 99.9%, laid on a sheet so that at least two interconnected open circuits are formed, large and small, containing from 2 to 20 and from 1 to 10 turns, respectively. The number of turns in each circuit is selected so that the radio-frequency characteristics of the antenna comply with ISO / IEC 14443. The large antenna circuit is preferably formed around the perimeter of the future smart card, and the small circuit is formed in the place where the module will be installed above it. Each antenna is made inextricable, one is a continuation of the other and the ends of the antenna are not closed. The resulting sheet is hereinafter referred to as the base. The base is placed on a special radio frequency tester and the operation of each antenna is checked. Then, a compensation sheet is laid on the base from the antenna side, preferably from a similar material or from a material having a high degree of adhesion when soldering with the material from which the base is made. The thickness of the compensation sheet is selected so that the antenna is at the heart of the future smart card at the level (depth) required for each particular smart card implementation. The base and the compensation sheet are placed in a sheet press laminator, where under the influence of temperature from 90 to 250 degrees Celsius and pressure from P = 20 to P = 200 N / cm 2 for a time period of 15 to 120 minutes (depending on the materials used) they melt two sheets and join them over the entire surface. Perhaps the use of a roll press laminator. Then the monolithic structure is cooled to ambient temperature. The resulting design is hereinafter referred to as prelaminate. This design keeps the antenna from damage for a long time - up to several tens of years.
Для создания смарт-карты, где одна или обе стороны содержат информацию и/или изображение, используют материалы, перечисленные ниже, которые укладывают друг на друга, формируя следующую многослойную конструкцию:To create a smart card, where one or both sides contain information and / or image, use the materials listed below, which are stacked on top of each other, forming the following multilayer structure:
- прозрачный ламинирующий слой (с функциональными элементами);- a transparent laminating layer (with functional elements);
- информационно-декоративный слой, представляющий собой пластиковый лист с нанесенным изображением;- information and decorative layer, which is a plastic sheet with a printed image;
- преламинат;- prelaminate;
- информационно-декоративный слой, представляющий собой пластиковый лист с нанесенным изображением;- information and decorative layer, which is a plastic sheet with a printed image;
- прозрачный ламинирующий слой (с функциональными элементами).- a transparent laminating layer (with functional elements).
Если смарт-карта должна быть выпущена без изображения, то конструкцию собирают в следующем виде:If the smart card should be issued without an image, then the design is assembled as follows:
- прозрачный ламинирующий слой (с функциональными элементами);- a transparent laminating layer (with functional elements);
- компенсационный лист;- compensation sheet;
- преламинат;- prelaminate;
- компенсационный лист;- compensation sheet;
- прозрачный ламинирующий слой (с функциональными элементами).- a transparent laminating layer (with functional elements).
Края листов, собранной таким образом, многослойной конструкции, предпочтительно фиксируют между собой термокомпрессионным способом и помещают в листовой пресс ламинатор, где под воздействием температуры от 90 до 250 градусов Цельсия и давления от Р=50 до Р=200 N/см2 в течение временного периода от 15 до 120 минут (в зависимости от используемых материалов) производят термокомпрессионную спайку - надежное соединение всех листов. После охлаждения до температуры окружающей среды получают пластиковый лист нужной толщины, на котором размещены заготовки смарт-карт. Этот способ изготовления смарт-карт является предпочтительным.The edges of the sheets assembled in this way, the multilayer structure, preferably fixed to each other by thermocompression method and placed in a sheet press laminator, where under the influence of temperature from 90 to 250 degrees Celsius and pressure from P = 50 to P = 200 N / cm 2 for a temporary period from 15 to 120 minutes (depending on the materials used) produce thermocompression soldering - a reliable connection of all sheets. After cooling to ambient temperature, a plastic sheet of the desired thickness is obtained, on which blanks of smart cards are placed. This method of manufacturing smart cards is preferred.
Возможен вариант изготовления листа с заготовками смарт-карт за один цикл спайки. При таком варианте выполнения формируют многослойную конструкцию из слоев, размещенных в следующем порядке:It is possible to produce a sheet with smart card blanks in one soldering cycle. With this embodiment, a multilayer structure is formed from layers arranged in the following order:
- прозрачный ламинирующий слой (с функциональными элементами);- a transparent laminating layer (with functional elements);
- пластиковый лист с нанесенным изображением или без изображения;- a plastic sheet with a printed image or without an image;
- компенсационный лист;- compensation sheet;
- основа;- the basis;
- пластиковый лист с нанесенным изображением или без изображения;- a plastic sheet with a printed image or without an image;
- прозрачный ламинирующий слой (с функциональными элементами).- a transparent laminating layer (with functional elements).
Таким образом, в данном варианте способа исполнения отсутствует этап изготовления преламината. Далее многослойную конструкцию подвергают термокопрессионной спайке в пресс ламинаторе описанным выше образом для получения листа с заготовками смарт-карт. Из сформированной многослойной конструкции с впаянными антеннами высекают смарт-карты в специальном вырубном прессе. Например, из каждого листа длиной 460 мм - 500 мм и шириной 290 мм - 330 мм получают от 21 до 25 смарт-карт, каждая из которых содержит антенну с незамкнутыми концами в виде, как минимум, двух контуров, являющихся продолжением один другого и расположенных на единой глубине. Геометрические размеры высеченных смарт-карт соответствуют стандарту ISO/IEC 7810. В основе смарт-карты формируют углубление под установку модуля в центре малого контура антенны, в соответствии со стандартом ISO/IEC 7816. Углубление формируют методом фрезерования, так, чтобы не был задет контур малой антенны. В подготовленное углубление по технологии горячего клея устанавливают модуль, в который интегрирована мини-антенна.Thus, in this embodiment of the method of execution, there is no step for manufacturing the prelaminate. Next, the multilayer structure is thermocompressively soldered in a press laminator in the manner described above to obtain a sheet with smart card blanks. Smart cards are cut from a formed multilayer structure with soldered antennas in a special die-cutting press. For example, from each sheet 460 mm - 500 mm long and 290 mm - 330 mm wide, 21 to 25 smart cards are received, each of which contains an antenna with open ends in the form of at least two contours that are a continuation of one another and located at a single depth. The geometrical dimensions of the carved smart cards comply with ISO / IEC 7810. The smart cards are formed at the base of the recess for installing the module in the center of the small antenna loop, in accordance with ISO / IEC 7816. The recess is formed by milling, so that the contour is not touched small antenna. A module is inserted into the prepared recess according to the hot glue technology, into which the mini-antenna is integrated.
Заявляемый способ изготовления смарт-карт имеет ряд преимуществ по сравнению с распространенными способами с применением алюминиевой антенны, а именно:The inventive method of manufacturing smart cards has several advantages compared to common methods using an aluminum antenna, namely:
- простота изготовления, так как для формирования антенны медная проволока наносится только на одну сторону основы, тогда как антенна, выполненная из алюминиевой проволоки является двусторонней и имеет соединения между слоями, что усложняет, удорожает процесс производства, а наличие каких либо соединений в конфигурации антенны снижает ее надежность;- ease of manufacture, since for the formation of the antenna, copper wire is applied on only one side of the base, while the antenna made of aluminum wire is double-sided and has connections between the layers, which complicates, increases the cost of the production process, and the presence of any connections in the configuration of the antenna reduces its reliability;
- снижается стоимость производства за счет отсутствия дополнительного клеевого соединения с обеих сторон PET листов, а также за счет снижения количества брака готового изделия.- the production cost is reduced due to the absence of additional adhesive bonding on both sides of the PET sheets, as well as due to the reduction in the number of rejects of the finished product.
За счет использования метода ультразвуковой впайки при установке токопроводящей проволоки, например медной, описанный способ позволяет проявить гибкость в выборе материала для смарт-карты и создания антенн различных форм и конфигураций. Это позволяет учесть зоны нежелательного размещения контура антенны в зависимости от дизайна будущего изделия, в том числе не размещать антенну в зонах для эмбоссирования символов и будущих отверстий. При использовании алюминиевой антенны на PET основе оперативно учесть и адаптировать антенну под дизайнерские решения графического и персонализационного оформления невозможно.Due to the use of the ultrasonic soldering method when installing a conductive wire, for example, copper, the described method allows flexibility in the choice of material for a smart card and the creation of antennas of various shapes and configurations. This allows you to take into account areas of unwanted placement of the antenna contour depending on the design of the future product, including not placing the antenna in areas for embossing symbols and future holes. When using an aluminum antenna on a PET basis, it is impossible to quickly take into account and adapt the antenna to design decisions of graphic and personalization design.
Непосредственная установка антенны из медной проволоки с помощью технологии ультразвуковой впайки позволяет осуществить оперативную настройку резонансной частоты антенны под выбранный модуль в процессе производства, в то время, как известные ранее технологии изготовления таких антенны обычно подразумевают наличие дополнительных сложных и продолжительных процессов настройки частоты алюминиевой антенны на PET основе под необходимый модуль уже готовых листов.Direct installation of an antenna from copper wire using ultrasonic soldering technology allows for the on-line tuning of the resonant frequency of the antenna to the selected module during production, while previously known manufacturing techniques for such antennas usually involve additional complex and lengthy processes for tuning the frequency of the aluminum antenna to PET basis for the necessary module of ready-made sheets.
Смарт-карта, изготовленная заявляемым способом, устойчива к температурным изменениям среды использования, так как состав изделия гомогенный, материал, на котором содержится проволочная антенна, соединяется с аналогичными по составу листовыми материалами на молекулярном уровне. При применении алюминиевой антенны на PET подложке это невозможно, т.к. в конструкции присутствуют клеевые материалы, которые под воздействием высокой температуры подвержены структурным изменениям и могут снизить свою клеевую эффективность, к тому же алюминиевая антенна имеет механические соединения слоев, что повлечет за собой разрушение изделия и/или разрушение алюминиевой антенны или ее частей.A smart card made by the claimed method is resistant to temperature changes in the environment of use, since the composition of the product is homogeneous, the material on which the wire antenna is contained is connected to sheet-like materials at the molecular level. When using an aluminum antenna on a PET substrate, this is not possible, because adhesive materials are present in the structure, which are subject to structural changes under the influence of high temperature and can reduce their adhesive efficiency, in addition, the aluminum antenna has mechanical joints of the layers, which will entail the destruction of the product and / or the destruction of the aluminum antenna or its parts.
Благодаря применению токопроводящей проволоки различной конфигурации, устанавливаемой с использованием метода ультразвуковой впайки, заявляемый способ позволяет легко изменять конфигурацию смарт-карты, изменять форму и расположение антенны, создавая смарт-карты по индивидуальным заказам без затраты дополнительного времени для перенастройки оборудования.Due to the use of conductive wire of various configurations established using the ultrasonic soldering method, the inventive method makes it easy to change the configuration of a smart card, change the shape and location of the antenna, creating smart cards for individual orders without the need for additional time to reconfigure the equipment.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015132834A RU2607725C1 (en) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | Smart card with dual interface and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015132834A RU2607725C1 (en) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | Smart card with dual interface and its manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2607725C1 true RU2607725C1 (en) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015132834A RU2607725C1 (en) | 2015-08-06 | 2015-08-06 | Smart card with dual interface and its manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2607725C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU182178U1 (en) * | 2018-05-31 | 2018-08-06 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPTOGRAPHIC LABEL |
| RU193925U1 (en) * | 2019-06-14 | 2019-11-21 | Иван Сергеевич Демидов | RFID sheet |
| WO2020251393A1 (en) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Demidov Ivan Sergeevich | Radio frequency identification sheet material |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337400C2 (en) * | 2003-03-28 | 2008-10-27 | Аск С.А. | Method for obtaining smart card antenna on thermoplastic base, and smart card obtained |
| RU2353027C1 (en) * | 2005-07-29 | 2009-04-20 | Беиджинг Уатчдата Систем Ко, Лтд. | Antenna for in-built smart card with doubled interface |
| RU2412483C2 (en) * | 2005-08-30 | 2011-02-20 | Смарт Пэкэджинг Солюшнс (Спс) | Electronic module having double communication interface, particularly for smart cards with microchip |
| DE102009058435A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | Giesecke & Devrient GmbH, 81677 | Attaching and electrically connecting a chip module to a chip card |
| US20150021402A1 (en) * | 2010-08-12 | 2015-01-22 | David Finn | Booster antenna configurations and methods |
-
2015
- 2015-08-06 RU RU2015132834A patent/RU2607725C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2337400C2 (en) * | 2003-03-28 | 2008-10-27 | Аск С.А. | Method for obtaining smart card antenna on thermoplastic base, and smart card obtained |
| RU2353027C1 (en) * | 2005-07-29 | 2009-04-20 | Беиджинг Уатчдата Систем Ко, Лтд. | Antenna for in-built smart card with doubled interface |
| RU2412483C2 (en) * | 2005-08-30 | 2011-02-20 | Смарт Пэкэджинг Солюшнс (Спс) | Electronic module having double communication interface, particularly for smart cards with microchip |
| DE102009058435A1 (en) * | 2009-12-16 | 2011-06-22 | Giesecke & Devrient GmbH, 81677 | Attaching and electrically connecting a chip module to a chip card |
| US20150021402A1 (en) * | 2010-08-12 | 2015-01-22 | David Finn | Booster antenna configurations and methods |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU182178U1 (en) * | 2018-05-31 | 2018-08-06 | Сергей Александрович Мосиенко | CRYPTOGRAPHIC LABEL |
| RU193925U1 (en) * | 2019-06-14 | 2019-11-21 | Иван Сергеевич Демидов | RFID sheet |
| WO2020251393A1 (en) * | 2019-06-14 | 2020-12-17 | Demidov Ivan Sergeevich | Radio frequency identification sheet material |
| US11886949B2 (en) | 2019-06-14 | 2024-01-30 | Rfid Paper Sdn Bhd | Radio frequency identification flat sheet |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6292277B2 (en) | Compound IC card | |
| US9239982B2 (en) | RFID antenna modules and increasing coupling | |
| US9390364B2 (en) | Transponder chip module with coupling frame on a common substrate for secure and non-secure smartcards and tags | |
| KR100766643B1 (en) | Method for making a non-contact hybrid smart card with an antenna support made of fibrous material | |
| US10248902B1 (en) | Coupling frames for RFID devices | |
| US20160365644A1 (en) | Coupling frames for rfid devices | |
| US20110011939A1 (en) | Contact-less and dual interface inlays and methods for producing the same | |
| US20150269477A1 (en) | Dual-interface hybrid metal smartcard with a booster antenna or coupling frame | |
| US8348170B2 (en) | Method for producing an antenna on a substrate | |
| WO2014208532A1 (en) | Ic module, dual ic card, and method for producing ic module | |
| WO2015144261A1 (en) | Transponder chip module with coupling frame on a common substrate for secure and non-secure smartcards and tags | |
| RU2607725C1 (en) | Smart card with dual interface and its manufacturing method | |
| JP7349170B2 (en) | Card inlay for direct connection or inductive coupling technology | |
| US20220147785A1 (en) | Card inlay for direct connection or inductive coupling technology | |
| US11386317B2 (en) | Transponder chip module with module antenna(s) and coupling frame(s) | |
| EP2603883A2 (en) | Rfid antenna modules and increasing coupling | |
| JP2018092482A (en) | Ic module, medium mounted with ic module and method for manufacturing ic module | |
| RU2793749C1 (en) | Card tab for direct connection or inductive coupling technology | |
| JP4428631B2 (en) | UIM with plate-shaped frame and manufacturing method thereof | |
| JP2001056850A (en) | Ic module with noncontact communication function and contact and noncontact type common-use ic card | |
| JP2002279381A (en) | Non-contact ic card, and manufacturing method therefor | |
| JP2017156929A (en) | Method for manufacturing antenna sheet, antenna sheet and non-contact information medium | |
| EP3123400A1 (en) | Transponder chip module with coupling frame on a common substrate for secure and non-secure smartcards and tags | |
| KR20090019280A (en) | Method for connecting antenna and chip |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20170907 |
|
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20191129 |