TW202139513A - 可無接觸操作的金屬智慧卡 - Google Patents

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Abstract

本發明係針對一種智慧卡(CD1)，包括：一上金屬層(2)及一下金屬層，相對於彼此設置；一內部空腔，提供在上金屬層和下金屬層之間；及一射頻天線(13)，設置在內部空腔中；其中上金屬層和下金屬層各包括相對於射頻天線(13)的一部份開口區域(Z1)，各個部份開口區域具有通過金屬層的厚度的至少一個開口(18)且各個部份開口區域被至少一個金屬突出部(15)所部份覆蓋，至少一個金屬突出部(15)從部份開口區域的一邊緣(16)延伸，以定義所述至少一個開口(18)的輪廓。

Description

可無接觸操作的金屬智慧卡
本發明是有關於一種智慧卡的領域，更特別是有關於一種可無接觸操作的金屬智慧卡(metal smart card)。
現今，智慧卡(或晶片卡)的使用在日常生活中係普遍的(widespread)。此些卡例如是用作銀行卡(bank card)、會員卡(loyalty card)、存取卡(access card)等，且可根據此些卡的個別用途採取各種格式(format)。智慧卡可被設計以執行各種類型的功能，特別是用於執行數個交易，例如銀行交易(付款交易(payment transaction)、移轉交易(transfer transaction)等)、認證交易(authentication transaction)等。
習知的一智慧卡一般地由裝備有一晶片的一卡本體(card body)所組成，此晶片配置以處理信號並執行根據卡的期望使用的各種功能。一智慧卡亦裝備有通訊機構(communication means)，允許晶片和外側交互作用(interact with)，典型地和一外部終端(external terminal)或讀取器(reader)交互作用。
傳統地(conventionally)，一智慧卡係被設計，以藉由在卡的表面上的可存取的(accessible)外部接觸點(external contact)來和一外部終端協作(cooperate)。一外部終端可接著在卡的外部接觸點上定位適合的接觸銷(contact pin)，以藉由接觸建立通訊。
近期，由於無接觸交易的快速及簡易性(simplicity)，無接觸智慧卡已迅速擴張。為此目的(to this end)，無接觸卡嵌入(embed)一射頻天線(radio frequency (RF) antenna)，射頻天線允許射頻信號和一外部終端的傳輸(transmission)和接收。此射頻天線(RF antenna)係一般地由多個導電線圈(conductive coil)所組成，此些導電線圈延伸至卡的本體中。
智慧卡的結構及外觀(appearance)可根據案例而變化(vary by case)。現今的一趨勢在於(consist in)提供使用者金屬智慧卡。已被觀察到的是，金屬卡對於機械應力(mechanical stress)是更堅固的(robust)，因此較不可能破裂(break)或受損。
再者，對於金屬智慧卡的需求日益成長，特別是由於此些卡的有吸引力的美學外觀(aesthetic appearance)(金屬反射、刷亮表面效應(brushed surface effect)等)、可提供在使用者的手中的品質印象(impression of quality)(金屬的明顯(appreciable)重量等)、或關於使用者的聲望(prestige)的內涵義(connotation)。特別是由於卡的較大重量及特別的美學方面(aesthetic aspect)，特別是對於富人而言，此些卡用作一社會標記(social marker)及一差異化元素(differentiating element)。
然而，已觀察到的是，當卡嵌入用於無接觸操作的一射頻天線，一智慧卡的本體中的金屬的存在造成困難(pose difficulty)。金屬用作電磁屏蔽(electromagnetic shielding)且阻擋或干擾射頻訊號，此射頻訊號係由射頻天線和外側所交換。存在於卡本體中的金屬可能因此中斷(disrupt)一智慧卡和一外部終端的無接觸通訊且預防例如是一無接觸交易(付款或其他方式)免於執行。
因此，需要一種解方，能夠用於上述理由的一重化(heavy)且堅固的金屬智慧卡的製造，而確保此卡可以在無接觸模式中和外側通訊，特別是和為此目的所提供的一外部終端通訊。特別地，無論金屬智慧卡相對於此終端的定向(orientation)如何，金屬智慧卡(例如是RFID類型)可以在無接觸模式中和一外部終端協作，係期望的。
為此目的，本發明有關於一種智慧卡，包括： 多個金屬層，包括相對於彼此設置的至少一個上金屬層和一個下金屬層； 一內部空腔(internal cavity)，提供在上金屬層和下金屬層之間；以及 一射頻天線，包括至少一個導電匝(conductive turn)，設置在內部空腔中； 其中上金屬層和下金屬層各包括面向所述至少一個匝的一部份開口區域(partial opening area)，部份開口區域各具有通過所述金屬層的厚度的至少一個開口，且部份開口區域各被至少一個金屬突出部所部份覆蓋，此至少一個金屬突出部從部份開口區域的一邊緣(16)延伸，以定義所述至少一個開口的輪廓。
幸虧定位在射頻天線的任一側上的部份開口區域，無論相對於一外部終端的定向，建立射頻天線通過部份開口區域的射頻通訊而不會干擾射頻天線的磁通量係有利的。射頻天線的磁通量能夠通過部份開口區域，通過貫穿開口(through-opening)。此外，各個部份開口區域中的一或多個金屬突出部的存在，確保智慧卡的實體完整性(physical integrity)及良好的堅固性(robustness)，而不會不利於射頻天線的正常運行(proper functioning)。因此，一使用者可在無接觸模式中使用她(他)的智慧卡和一外部終端交互作用，而不用擔心智慧卡的定向。
根據一特別實施例，智慧卡包括至少一個貫穿狹縫(through-slot)，在至少一個金屬層中從一部份開口區域的一邊緣延伸至所述金屬層的一周圍邊緣(peripheral edge)。
根據一特別實施例，內部空腔係藉由上金屬層和下金屬層的至少其中一者中的至少一個開口所形成。
根據一特別實施例，智慧卡包括定位在上金屬層和下金屬層之間的一中間金屬層，所述內部空腔係藉由提供在中間金屬層中的一貫穿開口所形成。
根據一特別實施例，金屬突出部各形成一指部(finger)(或金屬指部)，相對於(面向)所述至少一個匝的至少一部份延伸。因此，部份開口區域各包括至少一個金屬突出部，形成相對於所述至少一個匝的至少一部份的一指部。
根據一特別實施例，部份開口區域各包括多個所述金屬突出部，形成相對於所述至少一個匝的至少一部份的指部。
根據一特別實施例，金屬突出部各延伸至數個部份開口區域其中一者中，以使其遠端(distal end)係分離的(free)，距離所述開口區域的邊緣一非零距離。
根據一特別實施例，部份開口區域各包括多個所述金屬突出部，藉由所述至少一個開口彼此分離，以集體地(collectively)形成部份覆蓋部份開口區域的一金屬夾層(interlacing)。
根據一特別實施例，各個部份開口區域的金屬突出部形成一夾層，夾層的圖案滿足Mushiake關係(Mushiake relationship)。
根據一特別實施例，部份開口區域各包括： 多個金屬突出部，在部份開口區域中形成同心金屬弧(concentric metal arc)；或 至少一個金屬突出部，從部份開口區域的一邊緣螺旋地延伸。
根據一特別實施例，部份開口區域係相對於彼此定位。
根據一特別實施例，金屬突出部佔用(occupy)至多80%的各個部份開口區域的表面積。
根據一特別實施例，貫穿狹縫並未相對於彼此延伸。
根據一特別實施例，智慧卡係無塑膠的(plastic-free)。
一特別實施例中，上金屬層、下金屬層和射頻天線係彼此電性絕緣。
根據一特別實施例，部份開口區域各被一電性絕緣保護層所覆蓋。
參照繪示並無任何限制特徵(limiting character)的範例實施例的附圖，本發明的其他特徵及優點將從以下敘述呈現(emerge)。於圖式之中：
如上所述，本發明有關於可無接觸操作之金屬智慧卡。
當一無接觸智慧卡包括一金屬板及設置在金屬板的一側上的一射頻天線，已觀察到的是，由於由金屬板所誘導(induced)的電磁屏蔽，金屬板中斷在射頻天線及外側之間的無接觸通訊，特別是當金屬板設置在射頻天線及外部終端之間且智慧卡嘗試和此外部終端通訊。因此，取決於卡的定向，有時不可能在一金屬智慧卡及一外部終端之間執行一無接觸交易。若智慧卡是以天線在終端側上的方式呈現(無金屬板在兩者之間)，交易是可能的。然而，若金屬板在卡的射頻天線和終端之間形成一電磁屏障(electromagnetic barrier)(金屬板用作在射頻晶片和終端之間的一電磁屏障)，射頻通訊係被中斷、或甚至是不可能的。
本發明企圖克服上述的缺點及問題。為此目的，本發明提出一種金屬卡，包括定位在一射頻天線的兩側上的一上金屬層及一下金屬層。上金屬層及下金屬層各具有相對於射頻天線的一部份開口區域，此部份開口區域包括通過金屬層的厚度的至少一個開口。部份開口區域各被至少一個金屬突出部所部份覆蓋，此金屬突出部從部份開口區域的一個邊緣延伸，以定義所述至少一個開口的輪廓。
本發明特別提供一種智慧卡，包括：多個金屬層，包括至少一個上金屬層及一個下金屬層，相對於彼此設置；一內部空腔，提供在上金屬層及下金屬層之間；以及一射頻天線，包括至少一個導電匝，設置在空腔(cavity)中。上金屬層和下金屬層各包括如上所定義的一部份開口區域，相對於所述至少一個匝。
本發明之特別實施例及其他方面於下方更詳細地敘述。
本揭露中，本發明之實施方式(implementation)之範例敘述關於一種智慧卡，被配置以只有在無接觸模式中和外側通訊。為此目的，此智慧卡特別嵌入連接至一射頻天線的一晶片。晶片能夠處理信號且經由(via)此射頻天線來和外側通訊。然而，其他實施方式係可能的。
作為一變型，本發明亦應用於「雙(dual)」類型智慧卡，亦即具有一雙通訊介面(dual communication interface)的卡，在接觸模式和無接觸模式中皆能夠通訊。為此目的，除了一射頻天線，智慧卡係裝備有外部接觸點，為此而提供在卡的表面上。智慧卡可符合ISO 7816標準(ISO 7816 standard)。
本發明可更普遍應用於任何智慧卡，被配置以在無接觸模式中通訊，無論此智慧卡是否也可在接觸模式中作用(function)。雖然其他協定(protocol)及配置係可能的，本發明之智慧卡可選擇地根據EMV標準(EMV standard)被配置來作用。
一般地，本發明之智慧卡可被配置以執行任何類型的交易，例如銀行交易(付款、移轉、轉帳交易(debit transaction)等)、認證交易等。此智慧卡可以是一銀行卡(例如是一付款卡(payment card)或例如是信用卡)、或一出入證章(access badge)、一會員卡、一身分證(identity card)等。
下述實施例中，智慧卡包括多個金屬層(至少2個)。此些金屬層(或板)可具有各種厚度，且可由各種金屬(或金屬合金)所製成。特別地，智慧卡的金屬層可由一單一金屬所製成(舉例而言，例如是鋁)，或由數個相異金屬的一合金所製成。此些金屬層可包括多個金屬子層(sub-layer)。
本發明之一目標(aim)是允許智慧卡相較於一傳統智慧卡具有一相對高的重量，此傳統智慧卡的卡本體是由塑膠所製成。藉由調整金屬板的厚度和尺寸、以及所使用的金屬，智慧卡的重量可被適當地調整。
除非另有說明，共同或類似於數個圖式的元件具有(bear)相同的參考符號(reference sign)且具有相同或相似的特徵，以使為了簡單起見，此些共同或類似的元件一般地不再敘述。
根據一第一實施例之一智慧卡CD1目前參照第1圖及第2圖係被敘述。根據此範例，智慧卡CD1由相對於彼此設置的一上金屬層2及一下金屬層4所組成。此兩個金屬層(或板)2、4係被連結(joined)一起，以形成智慧卡CD1本體。雖然其他格式係可能的，此卡本體例如是根據ISO 7816的ID-1格式。
一內部空腔(或內部殼體(housing))5係提供在上金屬層2和下金屬層4之間。此範例中，金屬層2及4分別具有開口2a及4a，開口2a及4a集體地定界(delimit)內部空腔5。在一變型中(in a variant)，金屬層2及4的任一者具有此開口。
智慧卡CD1亦包括設置在內部空腔5中的一射頻天線13。更特別地，包括射頻天線13的一模組(或插入件(insert))10是定位在內部空腔5中。
射頻天線13包括一個或多個導電線圈(electrically conductive coil)，以和外側建立無接觸(射頻)通訊，例如是和為此所提供的目的之一外部終端(未繪示)。射頻天線13的匝可藉由沉積在一支撐件(未繪示)上的一導電軌道、線(wire)或構件(member)被形成。本身(per se)習知的各種製造技術(線、沉積、蝕刻)可被使用，以製造此射頻天線。射頻天線13的實體特徵(physical feature)(相交形狀/尺寸(intersection shape/size)、天線長度、匝數(turn number)、材料等)可依據個別案例(on a case-by-case basis)而特別地按照順序(in order)調整，以允許在期望頻率(或頻率範圍)的無線通訊(wireless communication)。
智慧卡CD1亦包括一晶片(或微晶片(microchip))12，晶片(或微晶片)12按照順序而電性連接至射頻天線13以能夠在無接觸模式中和外側通訊。此範例實施例中，雖然其他實施方式係可能的，晶片12係包括在天線模組10中。晶片12包括處理手段，以處理經由射頻天線13和一外部終端所交換的射頻信號。
再者，上金屬層2和下金屬層4各包括一部份開口區域(分別由Z1和Z2所指示)，定位在相對於(分別是上方和下方)射頻天線13的導電匝。換言之，部份開口區域Z1和Z2面對射頻天線13。然而，此些部份開口區域Z1和Z2並未必須具有相同或相似於射頻天線13的大略形狀(general shape)。精確對準部份開口區域Z1和Z2亦非強制的。
部份開口區域Z1和Z2各包括至少一個貫穿開口18，亦即通過金屬層(2或4)的厚度的至少一個開口(或切口區域(cut-out area)、或穿孔(perforation))。此些部份開口區域Z1和Z2各被至少一個金屬突出部15所部份覆蓋，金屬突出部15從所述部份開口區域的一邊緣延伸以定義貫穿開口18的輪廓。因此，射頻天線13的匝被部份開口區域Z1和Z2的金屬突出部15所部份覆蓋，且係部份相對於部份開口區域Z1和Z2的各者的至少一個貫穿開口18。
一般地，本發明的意義中的一金屬突出部可以是任何金屬部件(part)或構件，其以一突起部(projection)(或突出部、或指部)的形式從部份開口區域的一邊緣延伸。如下所示，各個突出部的形狀及尺度(dimension)可被通常知識者依據個別案例來調整。
面向射頻天線13的此部份開口區域Z1和Z2的定位有利地允許射頻天線13的射頻通訊係被建立通過部份開口區域Z1和Z2，無論射頻天線的定向如何，並不會中斷射頻天線的磁通量。射頻天線13的磁通量能夠通過部份開口區域Z1和Z2、通過貫穿開口18。此外，各個部份開口區域中的一或多個金屬突出部15的存在確保智慧卡的實體完整性及良好堅固性，而不會不利於射頻天線13的正常運行。一使用者可因此在無接觸模式中使用他的智慧卡以和一外部終端交互作用，而不用擔心智慧卡的定向。以下所述的其他實施例及變型中係獲得相似的技術優點。
從本揭露之總體可以清楚看出，金屬突出部及開口的各種配置在本發明的內容中係可能的。特別地，本發明的意義中的部份開口區域可呈現由金屬突出部15所定義的各種圖案(或幾何形狀(geometry))。雖然變形係可能的，其中部份開口區域Z1和Z2的圖案係相異的，但在第2圖所代表的範例中，假設部份開口區域Z1和Z2係相同的。下方參照部份開口區域Z1的敘述因此類似地應用於部份開口區域Z2。
雖然變形係可能的，其中一單一金屬突出部15部份重疊部份開口區域Z1和Z2的任一者或兩者以定義後方所述的至少一個貫穿開口18(舉例而言，請參照第9圖)，亦假設的是，部份開口區域Z1和Z2各包括多個金屬突出部15。
第2圖的範例中和其他範例中，金屬突出部15形成在「指部」的下方，亦即細長部件(elongated part)，其相對於射頻天線13的一部份延伸(因此，相對於至少一個匝的一部份)。金屬突出部15的形狀及長度可被通常知識者根據需要(as required)來調整。此處考量的範例中，金屬突出部15係直線形的，而金屬突出部15具有以下所述的變形。
第2圖所代表的特別範例中，突出部15從一邊緣16延伸至部份開口區域Z1中，以定界通過上金屬層2的厚度的一單一貫穿開口18的輪廓。本文的單一開口18具有一複雜的(complex)(曲折的(zigzag))形狀，在數個突出部15之間迂迴前進(snake)。然而，開口18的形狀及數量可取決於採取的突出部15的配置來變化。根據一變型，部份開口區域Z1和Z2包括多個貫穿開口18，貫穿開口18的輪廓係由金屬突出部15所定義。
第2圖所代表的範例中，部份開口區域Z1的數個金屬突出部15藉由單一貫穿開口18彼此分離，以集體地形成部份覆蓋部份開口區域Z1的一金屬夾層。在一變型中，部份開口區域Z1的數個金屬突出部15藉由多個貫穿開口18彼此分離，以集體地形成部份覆蓋部份開口區域Z1的一金屬夾層。一般地，數個金屬突出部15的金屬夾層形成一圖案，其性質(nature)可依案例不同而變化。
再者，如第2圖所代表，此範例中的各個金屬突出部15從其近端15a延伸至部份開口區域Z1和Z2的其中一者中，以使其遠端15b是分離的(free)，亦即間隔所述部份開口區域的邊緣16一非零距離。根據一特定範例，各個金屬突出部15終止在其遠端15b，間隔其他金屬突出部15一距離(非零)及間隔部份開口區域Z1和Z2的邊緣16一距離(非零)。從部份開口區域Z1和Z2(亦可選擇地，從其他的金屬突出部15)的邊緣的金屬突出部15的遠端(遠側部件(distal part))15b的非零間距(spacing)允許開路(open circuit)被建立在金屬突出部15和被認為是其餘的金屬層2及4之間。此配置有利地避免部份開口區域Z1和Z2的臨界區(critical region)中的渦電流的產生。藉由避免渦電流的產生，射頻天線13通過部份開口區域Z1及Z2和外側的無接觸通訊的中斷係因此被有利地避免。
此處所考量的範例中，數個突出部15分別是上金屬層2或下金屬層4的一整體部件(integral part)。在一變型中，突出部15可以是添加元件，附著在個別的部份開口區域Z1和Z2的邊緣16的上金屬層2和下金屬層4。
金屬突出部15可以各種方式形成，例如藉由直接蓋印(stamp)至金屬層2、4的材料中。根據特別實施例，部份開口區域Z1和Z2中的突出部15是藉由雷射雕刻(laser engraving)或機械雕刻(mechanical engraving)所形成。金屬層2和4的金屬因此係被蝕刻，以產生定界金屬突出部15的輪廓的貫穿開口18。
第1圖及第2圖所代表的範例中，部份開口區域Z1和Z2相對於彼此定位，具有被放入在此兩個區域之間的射頻天線13，以允許射頻天線和外側的良好通訊，且以使無論相對於和一外部終端交互作用的智慧卡CD1的定向，射頻天線的性能(behavior)係一致的(uniform)。然而，實施方式的變型係可能的，其中部份開口區域Z1和Z2並非對準(部份面向彼此)。
第1圖及第2圖所代表的範例中，部份開口區域Z1和Z2具有一大略圓形的形狀。然而，其他形狀係可能的。
再者，如第1圖所代表，射頻天線13(此範例中，更準確地，天線模組10)係藉由一電性絕緣膠(或黏著劑)6電性絕緣於上金屬層2和下金屬層4(包括部份開口區域Z1和Z2)，電性絕緣膠(或黏著劑)6固定所有此些元件在一起。此電性絕緣膠6預防相鄰於射頻天線13的金屬干擾其操作。然而，電性絕緣射頻天線13的其他方式可被考量。在一變型中，電性絕緣膠6(任何電性絕緣材料，例如塑膠材料、介電材料)可被設置在射頻天線13的周圍(亦即在天線模組10的周圍)，以使其電性絕緣於智慧卡的金屬層。電性絕緣膠(電性絕緣材料層)6可因此被設置在天線模組10和兩個金屬層2及4之間的介面(包括在天線模組10和部份開口區域Z1及Z2之間)。
一電性絕緣材料(未繪示)亦可被設置，以覆蓋上金屬層2和下金屬層4、或至少部份開口區域Z1和Z2。根據一特定範例，部份開口區域Z1和Z2各被一電性絕緣保護層所覆蓋。藉由以此方式絕緣智慧卡CD1的外表面，短路的風險係被限制，特別是由於部份開口區域Z1和Z2中的渦電流的存在(例如由於數個金屬突出部15之間的一滴水的存在)。
另一方面，如第2圖所代表，上金屬層2和下金屬層4各包括一貫穿狹縫，分別以20、22指示。此些貫穿狹縫20和22分別從部份開口區域Z1和Z2延伸至上金屬層2和下金屬層4的一周圍邊緣，以避免渦電流的形成。為此目的，貫穿狹縫20和22各通往(open into)對應的部份開口區域Z1和Z2的一貫穿開口18(亦即，本案例中的唯一開口18)。貫穿狹縫20和22因此各延伸一貫穿開口18至金屬層2或4的一周圍邊緣。根據一特定範例，貫穿狹縫20和22分別通往部份開口區域Z1和Z2，以使其定位在相反於一金屬突出部15的遠端15b。貫穿狹縫20和22的形狀和配置可依案例不同而變化。此些貫穿狹縫的形成有利地減少或預防可能中斷射頻天線13的正常運行的渦電流的形成。確實地，此些狹縫限制可能產生在射頻天線13的周圍的主要渦電流環(main eddy current loop)。
舉例而言，貫穿狹縫20和22係被設置，以使貫穿狹縫20和22關於射頻天線13係相對於彼此。舉例而言，貫穿狹縫20和22延伸，以使貫穿狹縫20和22在智慧卡CD1本體的相對側(或邊緣)上開通(open)。貫穿狹縫20和22可以是直線形的或具有更複雜的形狀。電性絕緣膠6預防貫穿狹縫20的(個別地，和貫穿狹縫22的)相對邊緣，免於由於附近的金屬層4(個別地，和金屬層2)之直接短路。
一般地，例如於第2圖之案例中，較佳的是貫穿狹縫20和22並未相對於彼此延伸。換言之，較佳的是，此些狹縫相對於彼此係並未按照順序對準的，以保存(preserve)智慧卡CD1的實體完整性及堅固性。
應注意的是，於第2圖所代表的範例中，貫穿狹縫20和22被提供在上金屬層和下金屬層中，形成智慧卡CD1本體。如下所示，變型係可能的，其中除了包括部份開口區域Z1和Z2的金屬層，類似於狹縫20和22的一或多個貫穿狹縫被提供於一或多個金屬層中。如下所示，其他實施方式係可能的，其中智慧卡包括一或多個額外的金屬層，雖然此一或多個額外的金屬層並未包括一部份開口區域，亦包括至少一個貫穿狹縫。根據一特定範例，延伸至智慧卡的周圍邊緣的各個金屬層包括至少一個此貫穿狹縫，以限制渦電流。
根據一變型，上金屬層2和下金屬層4的僅有其中一者包括此一貫穿狹縫。數個實施例亦是可能的，其中並無貫穿狹縫20和22產生在智慧卡CD1中。
變型實施例目前參照第3圖至第9圖係被敘述。上述參照第1圖及第2圖的各種特徵及變型(特別是關於部份開口區域、射頻天線、電性絕緣及選擇性的貫穿狹縫)、以及相關的製造技術(特別是關於射頻天線及部份開口區域)，可以類似的方式被應用於以下變型。
第3圖是根據本發明的一特別實施例的一智慧卡CD2的示意剖面圖。
智慧卡CD2由一上金屬層32和一下金屬層34所組成。一中間金屬層30被放入在上金屬層32和下金屬層34之間。此中間金屬層30包括一貫穿開口30a，貫穿開口30a定界智慧卡CD2的一內部空腔35。
上述參照第1圖及第2圖的一射頻天線13更被設置在空腔35中，空腔35被提供在中間金屬層30中。此範例中，包括射頻天線13的一模組(或插入件)10係因此被定位在內部空腔35中。射頻天線13係電性連接至存在於智慧卡CD2本體中的一晶片12(此範例中，晶片12被包括在天線模組10中)。如前所述，射頻天線13包括至少一個導電匝，以允許晶片在無接觸模式中和卡的外側通訊。
上金屬層32和下金屬層34分別包括相對於射頻天線13的匝的部份開口區域Z1和Z2。部份開口區域Z1和Z2係一般地如同前面參照第1圖及第2圖的實施例所述。特別地，部份開口區域Z1和Z2各包括通過對應的金屬層32和34的厚度之至少一個貫穿開口。此外，部份開口區域Z1和Z2各被至少一個金屬突出部15所部份覆蓋，金屬突出部15從部份開口區域Z1和Z2的一邊緣16延伸，以定義所述至少一個貫穿開口18的輪廓。舉例而言，部份開口區域Z1和Z2可具有相同或不同的圖案，例如是第2圖中或以下所述之第6圖至第8圖中所代表的圖案。
因此，第3圖的實施例和第1圖及第2圖的主要差異在於，設置在上金屬層和下金屬層之間的一中間金屬層30形成容納(house)射頻天線13的內部空腔。上述參照第1圖及第2圖的配置及變型(特別是關於部份開口區域及射頻天線的配置)類似地應用於第3圖的實施例。
第3圖中所代表的範例中，如同先前參照第1圖及第2圖所述，在射頻天線13和環繞的金屬之間的電性絕緣是藉由一電性絕緣膠6(絕緣材料，例如是一絕緣膠或一介電材料)所提供，電性絕緣膠(絕緣材料)6一方面被放入在中間金屬層30和上金屬層32之間，電性絕緣膠(絕緣材料)6另一方面被放入在中間金屬層30和下金屬層34之間。
因此，藉由使智慧卡CD2裝備部份開口區域Z1和Z2，晶片能夠有效地在無接觸模式中和外側通訊而射頻天線13並未被智慧卡CD2的金屬層中斷。磁通量可經由部份開口區域Z1和Z2在射頻天線13和外側之間交換，而確保智慧卡CD2的實體完整性及堅固性。
按照順序調整金屬層的厚度以獲得適合重量的一智慧卡CD2係可能的。
應注意的是，貫穿狹縫(未繪示)亦可以類似於前面參照第1圖及第2圖所述的貫穿狹縫20和22的方式，被提供在上金屬層32和下金屬層34中以及中間金屬層30中。因此，金屬層30、32和34可各包括一貫穿狹縫，此貫穿狹縫分別從部份開口區域Z1和Z2延伸至所述金屬層的一周圍邊緣，以避免如前所述的可能中斷射頻天線13的正常操作(proper operation)的渦電流的形成。上金屬層32和下金屬層34中，數個貫穿狹縫各通往對應的部份開口區域Z1和Z2的一貫穿開口18中。中間金屬層30中，貫穿狹縫通往貫穿開口30a(因此至空腔35中)。
第4圖是根據本發明的一特別實施例的一智慧卡CD3的示意剖面圖。
智慧卡CD3由相對於彼此定位的一上金屬層44和一下金屬層40所組成。上金屬層44和下金屬層40分別包括相對於射頻天線13的匝所定位的一部份開口區域Z1和Z2。部份開口區域Z1和Z2係一般地參照如同前面第1圖及第2圖的實施例所述。
特別地，部份開口區域Z1和Z2各包括通過對應的金屬層32和34的厚度的至少一個貫穿開口18。再者，部份開口區域Z1和Z2各被至少一個金屬突出部15部份覆蓋，至少一個金屬突出部15從部份開口區域Z1和Z2的一邊緣16延伸，以定義所述至少一個貫穿開口18的輪廓。舉例而言，部份開口區域Z1和Z2可具有相同或不同的圖案，例如是第2圖中或以下所述的第6圖至第8圖中所代表的圖案。
此範例中，部份開口區域Z2是下金屬層40的一整體部件。在一變型中，部份開口區域Z2是不同於下金屬層40的一金屬層，此二個金屬層藉由任何的適合手段附著於彼此以使此二個金屬層一起形成一單一金屬層(或板)。
如第4圖中所代表，此處的下金屬層40包括定義一內部空腔45的一開口40a，一射頻天線13係如同前面參照第1圖及第2圖所述而設置於其中。
如同先前的範例中，包括射頻天線13的一模組(或插入件)10係因此定位在內部空腔45中。射頻天線13電性連接至智慧卡CD3的本體中的一晶片12(此範例中，晶片12包括於天線模組10中)。如前所述，射頻天線13包括至少一個導電匝，以允許晶片在無接觸模式中和卡的外側通訊。
上述參照第1圖及第2圖的配置和變型(特別是關於部份開口區域及射頻天線的配置)類似地應用於第4圖的實施例。
一印刷層(printed layer)46可按照順序選擇性地設置在上金屬層44上，以個人化(personalize)智慧卡CD3的視覺外觀(visual appearance)。此範例中，電性絕緣保護層48和50係額外地定位以分別覆蓋印刷層46(不然的話(failing that)，上金屬層44)和下金屬層40的外側。
應注意的是，貫穿狹縫(未繪示)亦可以類似於參照先前第1圖及第2圖所述的貫穿狹縫20和22的方式，被提供在上金屬層44和下金屬層40中。因此，如前所述，上金屬層44和下金屬層40可各包括一貫穿狹縫，此貫穿狹縫從部份開口區域Z1和Z2分別延伸至上金屬層44和下金屬層40的一周圍邊緣，以避免可能中斷射頻天線13的正常操作的渦電流的形成。上金屬層40和下金屬層44中，數個貫穿狹縫各通往分別對應的部份開口區域Z1和Z2的一貫穿開口18。
第5圖和第6圖是根據本發明的一特別實施例的一智慧卡CD4的示意剖面圖。
智慧卡CD4由相對於彼此定位的一上金屬層62和一下金屬層63所組成。上金屬層62和下金屬層63分別包括相對於射頻天線13的匝所定位的一部份開口區域Z1和Z2。
部份開口區域Z1和Z2係一般地如同先前參照第1圖及第2圖的實施例所述。
特別地，部份開口區域Z1和Z2各包括至少一個貫穿開口18，通過對應的金屬層32和34的厚度。再者，部份開口區域Z1和Z2各被至少一個金屬突出部15所部份覆蓋，至少一個金屬突出部15從部份開口區域Z1和Z2的一邊緣16延伸，以定義所述至少一個貫穿開口18的輪廓。舉例而言，部份開口區域Z1和Z2可具有相同或不同的圖案，例如是以下所述的第2圖中或第6圖至第8圖中所代表的圖案。
第6圖代表根據一特別範例之包括部份開口區域Z1的上金屬層62。下金屬層63可具有一結構(及特別是一圖案)，類似於上金屬層62的結構。
智慧卡CD4更包括一中間金屬層60，中間金屬層60包括一貫穿開口60a，貫穿開口60a在部份開口區域Z1和Z2之間形成一內部空腔65。如同參照以上第1圖及第2圖所述，空腔65內係設置一射頻天線13。如同先前的範例中，包括射頻天線13的一模組(或插入件)10係因此被定位在內部空腔65中。射頻天線13係電性連接至存在於智慧卡CD4本體中的一晶片12(此範例中，晶片12包括在天線模組10中)。如前所述，射頻天線13包括至少一個導電匝，以允許晶片在無接觸模式中和卡的外側通訊。
上述參照第1圖及第2圖的配置及變型(特別是關於部份開口區域及射頻天線的配置)類似地應用於第4圖的實施例。
此範例中，包括部份開口區域Z1的上金屬層62並未延伸至智慧卡CD4的整個本體中且並未直接接觸中間金屬層60。然而，金屬層62係足夠大的以使其部份開口區域Z1覆蓋射頻天線13(或天線匝(antenna turn)的至少一實質部份(substantial part))。一中間介電層64放入在上金屬層62和中間金屬層60之間。此中間介電層64延伸通過卡本體且形成一開口64a，上金屬層62和部份開口區域Z1被設置於其中。
此外，下金屬層63係附著於中間金屬層60，以使其從中間金屬層60的下表面覆蓋內部空腔65。在一變型中，下金屬層63是中間金屬層60的一整體部件。
應注意的是，貫穿狹縫(未繪示)亦可以類似於先前參照第1圖及第2圖所述的貫穿狹縫20和22的方式，被提供在中間金屬層60中和金屬層62中。此範例中，一貫穿狹縫在中間金屬層60中延伸，且在金屬層62中從中間金屬層60的一周圍邊緣延伸至部份開口區域Z2，以避免如前所述之可能中斷射頻天線13的正常運行的渦電流的形成。相似地，一貫穿狹縫在金屬層62中從金屬層的一周圍邊緣延伸至部份開口區域Z1。此二個貫穿狹縫因此分別通往部份開口區域Z1和Z2的一貫穿開口18中。
也應注意的是，上述不同實施例中，射頻天線13例如是以類似於參照第1圖或第3圖所述之方式，電性絕緣於智慧卡的金屬層。
可以從先前範例之實施例看見的是，在一射頻天線的任一側上實施部份開口區域的許多配置，可產生適用於無接觸操作的一金屬智慧卡。
根據一特別範例，金屬突出部15具有互補於彼此的形狀，以形成一所謂的「互補的(complementary)」或「自互補的(self-complementary)」圖案。此圖案可以是平移(translation)或旋轉對稱，以使當一平移或旋轉分別執行時，此圖案是相同的。舉例而言，此圖案滿足對於通常知識者係習知的Mushiake關係(Mushiake relationship)(舉例而言，參照Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Self-complementary_antenna；以及刊物(publication)：「Y. Mushiake, ‘Self-Complementary Antennas―Principle of Self-Complementarity for Constant Impedance―」，139頁，Springer-Verlag London Ltd，倫敦，1996年，特別是在75-80頁，ISBN: 978-3-540-76002-3)。因此，部份開口區域Z1和Z2的各個金屬突出部15可形成一夾層，其圖案滿足Mushiake關係，雖然其他圖案係可能的。已觀察到的是，此些圖案，例如是遵守(respect)Mushiake關係的圖案，有效地限制可能干擾射頻天線的操作的渦電流。
如上所述，提供在射頻天線的任一側上的金屬層中的部份開口區域有利地允許射頻天線與外側(例如是使用一適當的射頻天線和一外部終端)之間的磁通量的傳輸。金屬突出部15延伸至此些部份開口區域中，以使金屬突出部15部份覆蓋此些部份開口區域。各個部份開口區域的涵蓋率(coverage rate)(或填充率(fill rate))TR定義被金屬突出部15覆蓋的表面積、且關於所考慮的部份開口區域的總表面積的比例。根據一特別範例，各個部份開口區域係被配置，以使其涵蓋率TR≤80%、或甚至TR≤70%。換言之，各個開口區域Z1和Z2的金屬突出部15佔用一累積表面積(cumulative surface area)，此累積表面積小於或等於各個開口區域(TR≤80%)的總表面積的80%、或甚至70%，確保通過部份開口區域(具有非零的涵蓋率(TR＞0)以保證(guarantee)智慧卡的最小堅固性)的射頻天線的正常運行。根據一特別範例，各個部份開口區域的涵蓋率TR係等於或實質上等於50%，以確保智慧卡堅固性及通過部份開口區域的良好的射頻天線操作之間的良好折衷作法(compromise)。
第7圖、第8圖及第9圖代表數個圖案的數個範例，其可形成本發明的意義中的部份開口區域。
根據一特別範例，各個部份開口區域(或其中至少任何一者)包括多個金屬突出部，在部份開口區域中形成同心金屬弧。具有此圖案的部份開口區域Z3和Z4是分別通過(by way of)第7圖及第8圖中的範例所代表。
同心金屬弧可在部份開口區域中形成圓形形狀的一中央開口(central opening)70。
根據一特別範例，各個部份開口區域(或至少其中任何一者)包括一單一金屬突出部，形成面向所述至少一個天線匝的至少一部份的一指部。
根據另一特別範例，各個部份開口區域(或其中至少任何一者)包括一或多個金屬突出部15，從所考量的開口區域的一個邊緣螺旋地延伸。包括螺旋形狀的一單一金屬突出部15的一部份開口區域Z5係通過第9圖中的範例所代表。此特別範例中，金屬突出部15從部份開口區域Z5向內延伸，以在所述金屬突出部的任何區段(section)和相鄰區段中維持一恆定的(constant)非零間隙(gap)。
特別的同心弧(concentric arc)和螺旋配置有利地允許磁通量通過射頻天線和外側之間，而避免可能中斷天線的正常運行的非期望的渦電流的形成。
如前所述，本發明的一個目標係允許適用於無接觸操作的一金屬智慧卡具有一具吸引力的總體的(overall)外觀及重量，以確保整體的良好堅固性，同時無論其定向如何，確保射頻天線的正常操作。特別觀察到的是，一金屬智慧卡中的塑膠的存在可能是卡的易碎性(fragility)的來源。的確，在使用期間，一智慧卡可能曝露於極端氣候條件(extreme climatic condition)(溫度、溼度等)。相同的智慧卡內的金屬層和塑膠層將相異地回應此環境應力(environmental stress)，因此弱化(weaken)智慧卡(分層(delamination)等的風險)。此外，根據一特別範例，本發明的智慧卡是沒有塑膠的、或至少沒有塑膠層的，以最佳化卡的重量且確保對抗氣候條件的良好堅固性。
通常知識者將理解的是，上述之實施例及變型僅構成本發明之實施方式之非限制範例。特別地，通常知識者可設想(envisage)上述的數個實施例及變型的任何調整(adaptation)或組合，以符合相當特定的需求(quite specific need)。
2:金屬層 2a:開口 4:金屬層 4a:開口 5:內部空腔 6:電性絕緣膠 10:模組 12:晶片 13:射頻天線 15:突出部 15a:近端 15b:遠端 16:邊緣 18:開口 20,22:狹縫 30,32,34:金屬層 30a:貫穿開口 35:空腔 40:下金屬層 40a:開口 44:上金屬層 45:內部空腔 46:印刷層 48,50:電性絕緣保護層 60:中間金屬層 60a:貫穿開口 62,63:金屬層 64:中間介電層 64a:開口 65:空腔 CD1~CD4:智慧卡 Z1,Z2,Z3,Z4,Z5:部份開口區域
第1圖是根據本發明的一特別實施例的一智慧卡的示意剖面圖； 第2圖是根據本發明的一特別實施例的一智慧卡的前側(front side)的示意俯視圖； 第3圖是根據本發明的一特別實施例的一智慧卡的示意剖面圖； 第4圖是根據本發明的一特別實施例的一智慧卡的示意剖面圖； 第5圖是根據本發明的一特別實施例的一智慧卡的示意剖面圖； 第6圖是根據本發明的一特別實施例的包括一部份開口區域的一金屬層的示意俯視圖； 第7圖是根據本發明的一特別實施例的包括一部份開口區域的一金屬層的示意俯視圖； 第8圖是根據本發明的一特別實施例的包括一部份開口區域的一金屬層的示意俯視圖；以及 第9圖是根據本發明的一特別實施例的包括一部份開口區域的一金屬層的示意俯視圖。
2:金屬層
2a:開口
4:金屬層
4a:開口
5:內部空腔
6:電性絕緣膠
10:模組
12:晶片
13:射頻天線
CD1:智慧卡
Z1,Z2:部份開口區域

Claims (15)

  1. 一種智慧卡(CD1-CD4)，包括： 複數個金屬層，包括相對於彼此設置的至少一個上金屬層(2；32；44；62)和一個下金屬層(4；34；40；63)； 一內部空腔(5；35；45；65)，提供在該上金屬層和該下金屬層之間；以及 一射頻天線(13)，包括至少一個導電匝，設置在該內部空腔中； 其中該上金屬層和該下金屬層各包括面向所述至少一個導電匝的一部份開口區域(partial opening area)(Z1, Z2)，該部份開口區域各具有通過所述上金屬層和所述下金屬層的厚度的至少一個開口(18)，且該部份開口區域各被至少一個金屬突出部(15)所部份覆蓋，至少一個所述金屬突出部(15)從該部份開口區域的一邊緣(16)延伸，以定義所述至少一個開口的輪廓。
  2. 如請求項1所述之智慧卡，更包括至少一個貫穿狹縫(20, 22)，從至少一個該些金屬層之一部份開口區域的一邊緣延伸至所述至少一個該些金屬層的一周圍邊緣(peripheral edge)。
  3. 如請求項1或2所述之智慧卡，其中該內部空腔係藉由該上金屬層和該下金屬層的至少其中一者中的至少一個開口(2a, 4a)所形成。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之智慧卡，更包括定位在該上金屬層和該下金屬層之間的一中間金屬層(30；60)， 所述內部空腔係藉由提供在該中間金屬層中的一貫穿開口(30a；60a)所形成。
  5. 如請求項1至4中任一項所述之智慧卡，其中該部份開口區域(Z1, Z2)各包括複數個所述金屬突出部(15)，形成面向所述至少一個導電匝的至少一部份的指部。
  6. 如請求項1至5中任一項所述之智慧卡，其中所述金屬突出部(15)各延伸至該部份開口區域(Z1, Z2)其中一者中，以使該些金屬突出部的遠端係分離的(free)，距離該部份開口區域的該邊緣一非零距離。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之智慧卡，其中該部份開口區域(Z1, Z2)各包括複數個所述金屬突出部(15)藉由所述至少一個開口(18)彼此分離，以集體地形成覆蓋該部份開口區域的一金屬夾層。
  8. 如請求項7所述之智慧卡，其中各個該部份開口區域的該些金屬突出部(15)形成一夾層，該夾層的圖案滿足Mushiake關係(Mushiake relationship)。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之智慧卡，其中該部份開口區域各具有： 複數個所述金屬突出部(15)，在該部份開口區域(Z3；Z4)中形成同心金屬弧；或 至少一個所述金屬突出部(15)，從該部份開口區域(Z5)的一邊緣而螺旋地延伸。
  10. 如請求項1至9中任一項所述之智慧卡，其中該些部份開口區域係相對於彼此定位。
  11. 如請求項1至10中任一項所述之智慧卡，其中所述金屬突出部(15)佔用至多80%的各個該部份開口區域的表面積。
  12. 如請求項1至11中任一項所述之智慧卡，其中該些貫穿狹縫(20, 22)並未相對於彼此延伸。
  13. 如請求項1至12中任一項所述之智慧卡，其中該智慧卡係無塑膠的(plastic-free)。
  14. 如請求項1至13中任一項所述之智慧卡，其中該上金屬層、該下金屬層和該射頻天線係彼此電性絕緣。
  15. 如請求項1至14中任一項所述之智慧卡，其中該部份開口區域各被一電性絕緣保護層所覆蓋。
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