TW202331596A - 生物辨識智慧卡模組 - Google Patents

Abstract

提供一種積體電路（IC）模組4，其用於層壓後植入至一智慧卡主體3中。該IC模組包括一接觸板5、一生物辨識感測器6、一安全元件7及用於電連接至嵌入於該智慧卡主體3內之一天線2的構件9。該安全元件7包括接觸及非接觸通信邏輯，且經組態以利用該生物辨識感測器6執行至少一個智慧卡功能。

Description

生物辨識智慧卡模組

本揭示案係關於一種用於可生物辨識授權之智慧卡之積體電路（IC）模組。

智慧卡為廣泛使用的，且包含例如存取卡、信用卡、轉賬卡、預付卡、忠誠卡、身分識別卡等。智慧卡為能夠儲存資料且例如經由諸如近場通信（NFC）之非接觸式技術與卡之持有者及/或與外部裝置互動之電子卡。此等智慧卡可與讀取器互動以傳達資訊，以便致能存取、授權交易等等。

諸如指紋授權之生物辨識授權正變得愈加常用於智慧卡。具有完整板載生物辨識授權之智慧卡稱為卡上生物辨識系統（BSoC，如在ISO/IEC 17839-1中所界定）裝置，且可經由整合式生物辨識擷取裝置（諸如指紋感測器）與使用者互動，以便使得能夠存取智慧卡之安全特徵，例如以授權財務交易。

圖1示意性地展示現今使用之可生物辨識授權之智慧卡100之共用架構。智慧卡100包含指紋模組101及IC模組102，該兩者層壓後植入於智慧卡主體103中。模組101、102兩者經焊接至在層壓製程期間嵌入於智慧卡主體103內之佈線。佈線包括用於在模組101、102之間傳輸資料及電力之互連線104，以及連接至IC模組102用於自介接裝置（例如，銷售點終端）採集電力及用於無接觸通信的天線105。

儘管此架構為有效的，但其比現有不可生物辨識授權之智慧卡之生產更昂貴且複雜。此使得智慧卡製造商不期望可生物辨識授權之智慧卡，即使客戶對此類裝置提供之安全性及便利性的需求不斷增長。

因此，需要一種可以簡單且具成本效益之方式生產之可生物辨識授權之智慧卡。

本發明提供一種積體電路（IC）模組，其用於層壓後植入至智慧卡主體中，模組包括：安全元件，其經組態以執行至少一個智慧卡功能，安全元件包括無接觸介面邏輯及接觸介面邏輯；接觸板，其界定經組態以當模組已植入於智慧卡主體中時暴露之複數個外部接觸襯墊，接觸板與安全元件通信；及生物辨識感測器，其包括經組態以當模組已植入於智慧卡主體中時暴露之感測器表面，生物辨識感測器與安全元件通信。

藉由整合指紋感測器與安全元件，在裝配智慧卡時，僅需要將單一模組植入至智慧卡主體中。此降低製造製程之複雜性，從而有效地將層壓後所需之處理（銑削、植入及活化連接，例如用熱活化之黏著劑導電膜）之量減半。由於模組與智慧卡之間的互連為用於在使用中製造缺陷或故障之常見位點，因此其亦減少製造不良率且增加平均產品使用期限。

此外，生產單一組合式IC模組可能比生產單獨模組便宜，此係因為僅需要單一製造製程，且可存在將安全元件及指紋感測器之元件整合（諸如藉由將其製造於單一晶粒上）的具成本效益之方式。

模組可包括用於導電電連接至嵌入於智慧卡主體內之天線的天線接觸襯墊。替代地或另外，模組可包括用於電感電連接至嵌入於智慧卡主體內之天線的模組天線。

在使用模組天線之情況下，IC模組可包括鐵氧體磁心以增強模組天線與嵌入於智慧卡主體內之天線之間的耦合。

模組可經組態以經由天線採集用於安全元件之電力。模組可經組態以經由接觸板之接觸襯墊接收用於安全元件之電力。

安全元件可經組態以經由天線無接觸地通信。模組可經組態以經由接觸板之接觸襯墊通信。

接觸襯墊中之各者可與安全元件通信。視情況，接觸板可進一步包括一個或多個非連接區。舉例而言，在一些實施中，接觸板之C4及C8接觸襯墊可不由安全元件使用，且因此可不連接至安全元件。

非接觸通信邏輯可准許根據ISO/IEC 14443-3之通信。接觸通信邏輯可准許根據ISO/IEC 7816-3之通信。

至少一個智慧卡功能可包含對動作之授權的確認，該動作可包括財務交易。

至少一個智慧卡功能可包含對可經由接觸襯墊或經由天線接收之非生物辨識識別碼的驗證。

至少一個智慧卡功能可包含對呈現給生物辨識感測器之生物辨識識別符的驗證。驗證可包括比較由生物辨識感測器擷取之生物辨識資料與可預儲存於安全元件內之參考生物辨識資料。

至少一個智慧卡功能可包含基於呈現給生物辨識感測器之生物辨識識別符之使用者的生物辨識登記。生物辨識登記可包括產生參考生物辨識資料。參考資料可基於使用生物辨識感測器擷取之複數個生物辨識資料集而產生，其中各資料集對應於向生物辨識感測器呈現相同生物辨識資料。

IC模組可包括經組態以當模組已植入於智慧卡主體中時暴露之保護塗層。保護塗層可覆蓋生物辨識感測器之感測器表面。保護塗層可經組態以耐受插入至接觸智慧卡讀取器中，且較佳地重複插入至接觸智慧卡讀取器中。舉例而言，保護塗層可經組態以耐受至少1000次插入至智慧卡讀取器中。

覆蓋感測器之保護塗層可為電絕緣保護塗層。

保護塗層可覆蓋接觸襯墊。覆蓋接觸襯墊之保護塗層可為導電的。

生物辨識感測器可為指紋感測器，且較佳地為電容式指紋感測器。

生物辨識感測器之感測器表面可與外部接觸襯墊位於IC模組之同一側上。生物辨識感測器之感測器表面可定位於外部接觸襯墊之間。感測器表面可具有小於10 mm之高度及小於6 mm之寬度，且更具體而言，具有小於9.32 mm之高度及小於5.62 mm之寬度。因此，感測器表面能夠裝配於ISO/IEC 7816-2中所界定之接觸襯墊位置之間的空間內。

替代地，外部接觸襯墊可定位於IC模組之第一側上，且生物辨識感測器之感測器表面可定位於IC模組之第二相對側上。因此，在已將IC模組植入於智慧卡主體中時，IC模組之第一側及第二側可經組態以自智慧卡主體暴露。視情況，IC模組可經組態以使得IC模組之第一側植入至智慧卡主體之空腔中。

模組可具有小於1 mm且視情況小於0.84 mm之厚度，其為具有ID-1形狀因數之ISO/IEC 7810智慧卡的最大厚度。在一些實施例中，厚度可小於0.6 mm。

模組可具有小於20 mm且視情況小於15 mm之寬度。

模組可具有小於20 mm、視情況小於15 mm且進一步視情況小於10 mm之高度。

模組可封裝為單一組件，亦即，經組態用於作為單一組件植入至智慧卡中。

本發明進一步提供一種可生物辨識授權之智慧卡，其包括：智慧卡主體，其包含空腔；天線，其嵌入於智慧卡主體內；及如上文所描述之IC模組，其植入於智慧卡主體之空腔內且與天線電通信。

智慧卡可具有介於50 mm與100 mm之間，例如介於85.47 mm與85.72 mm之間的寬度，及介於30 mm與70 mm之間，例如介於53.92 mm與54.03 mm之間的高度。智慧卡可具有小於1 mm且視情況小於0.84 mm，例如約0.76 mm（例如，± 0.08 mm）之厚度。

智慧卡可為根據ISO/IEC 7810之識別卡，且視情況為根據ISO/IEC 7810之ID-1識別卡。

智慧卡可為付款卡，諸如信用卡、轉賬卡、預付卡或其他付款卡。在其他實施例中，智慧卡可為存取卡、忠誠卡及身分識別卡中之一者。

智慧卡主體可包括層壓智慧卡主體，其可已藉由例如涉及高於100℃之溫度或高於150℃之溫度的熱層壓製程形成。智慧卡主體可由諸如PVC或聚碳酸酯之塑膠材料形成。

IC模組可藉由黏著劑而固定於空腔內，該黏著劑可為環氧樹脂黏著劑。

本發明又進一步提供一種製造智慧卡之方法，該方法包括：藉由層壓製程形成包含天線嵌入於其中之智慧卡主體；在智慧卡主體中形成空腔；及將如上文所描述之IC模組植入至空腔中。

層壓製程可包括熱層壓製程，該熱層壓製程可包括將智慧卡主體加熱至高於100℃或高於135℃或高於150℃之溫度。典型地，熱層壓在低於250℃之溫度下執行。

層壓製程可視情況包括向智慧卡主體施加壓力同時加熱至此等溫度。壓力可為至少3 MPa，且視情況至少5 MPa。

空腔可藉由移除材料形成，例如藉由銑削。銑削可包括雷射銑削。

空腔可包括例如在空腔之中心處比在空腔之邊緣處更深之階梯形空腔。

空腔可完全地延伸穿過智慧卡主體，亦即，以便形成通孔，且使得IC模組在植入之後暴露於智慧卡主體之兩側上。替代地，空腔可僅部分地延伸穿過智慧卡主體，亦即，使得在植入之後IC模組之僅一側自智慧卡主體暴露。

方法可包括在植入IC模組之前將黏著劑施加至空腔及/或IC模組。黏著劑可為熱活化黏著劑導電膜。

方法可包括例如藉由焊接或藉由導電黏著劑（諸如各向異性環氧樹脂黏著劑）將IC模組導電連接至嵌入於智慧卡主體內之天線。

圖2示意性地展示用於可生物辨識授權之智慧卡1之架構。

所說明智慧卡1為根據ISO/IEC 7810之ID-1識別卡，其具有約86 mm之寬度、約54 mm之高度及約0.76 mm之厚度。

智慧卡1包括嵌入於智慧卡主體3內之天線2。智慧卡主體3已由例如PVC之熱層壓製程形成，使得天線2密封於其中。

智慧卡主體3進一步包括空腔12，IC模組4植入於該空腔內。IC模組4包括界定複數個接觸襯墊5a之接觸板5、指紋感測器6及安全元件7。

IC模組4與天線2電通信以便使用天線2自射頻（RF）激發場採集電力。IC模組4包含例如根據ISO/IEC 14443-3准許經由天線2之通信的非接觸通信邏輯，及例如根據ISO/IEC 7816-2及/或ISO/IEC 7816-3准許經由IC模組4之接觸板5之通信的接觸通信邏輯。通信邏輯准許IC模組4與適當智慧卡讀取器（分別為非接觸或接觸智慧卡讀取器）建立安全通信。

圖3及圖4展示IC模組4之接觸板5之兩個替代組態。在第一組態中，IC模組4包含八個接觸襯墊5a，且在第二組態中，IC模組4包含六個接觸襯墊5a。兩個組態中之接觸襯墊5a係根據ISO/IEC 7816-2配置。

IC模組4之指紋感測器6的感測器區域6a設置於接觸襯墊5a之間。根據ISO/IEC 7816-2為接觸襯墊5a指定之位置留下大致5.62 mm × 9.32 mm之空間。傳統上，此區已用於促進將安全元件7安裝至接觸板5。然而，此區域足以使指紋感測器6可靠地工作且滿足付款智慧卡之方案認證要求。

IC模組4之安全元件7安裝於指紋感測器6後方，但取決於所選擇之特定封裝設計，其他位置可為可能的。安全元件7提供安全處理環境，其包括安全記憶體及安全處理器。

除了通信邏輯以外，安全元件7亦經組態以執行智慧卡1之各種智慧卡功能。

典型地，在支付智慧卡1中，安全元件7之最重要智慧卡功能為對財務交易之授權的確認。在其他智慧卡中，智慧卡功能可包括對另一動作之授權的確認，例如准許存取受限區域或類似者。

其他智慧卡功能包含對智慧卡1之持有者的驗證，該驗證可包括生物辨識驗證、非生物辨識驗證或組合。

生物辨識驗證包括自呈現給指紋感測器6之卡持有者之手指擷取諸如細節資料之指紋資料，及比較所擷取之指紋資料與預儲存之參考指紋資料。

非生物辨識驗證可包括對由卡持有者供應之非生物辨識識別碼（諸如PIN或密碼）的驗證。非生物辨識識別碼將通常經由接觸襯墊5a例如自智慧卡終端接收。然而，在其他實施例中，非生物辨識識別碼可經由天線2無接觸地接收。

另一智慧卡功能包括卡之持有者之生物辨識登記。在生物辨識登記期間，卡持有者將反覆地向指紋感測器6呈現手指，該指紋感測器將擷取複數個指紋資料集，諸如細節資料。基於所擷取之指紋資料，安全元件7將創建生物辨識參考資料以用於未來生物辨識驗證。

IC模組4旨在用於卡上系統（BSoC）智慧卡1。因此，IC模組4經組態以不自智慧卡1傳輸生物辨識參考資料，且較佳地生物辨識參考資料不離開安全元件7之安全處理環境。

圖5展示通過IC模組4及智慧卡主體3之一部分的橫截面，該智慧卡主體包含用於容納IC模組4之空腔12。

空腔12可由任何適合之方法來形成。舉例而言，在藉由層壓形成智慧卡主體3之後，空腔12可藉由自卡主體移除材料（諸如藉由銑削）而形成。在智慧卡行業中，雷射銑削通常用於形成此等空腔。

空腔12經設定大小以緊密符合IC模組4之形狀。在所說明之實施例中，空腔12為階梯形空腔，其在中心處最低以容納安全元件7及指紋感測器6。然而，適當時可使用其他形狀。

接觸板5在其中心處包含容納指紋感測器6之孔。在指紋感測器下方安裝安全元件7。此可藉由例如利用覆晶或凸塊方法連接安全元件晶粒與指紋感測器晶粒來實現。晶粒可在晶粒層級處預先變薄，以便達成足夠薄的IC模組4。安全元件7及指紋感測器6可形成為單獨矽晶粒或單一矽晶粒。

將保護塗層8塗覆於IC模組4之指紋感測器6之外部表面上。保護塗層8具有高耐刮擦性且為絕緣體，其中保護塗層覆蓋指紋感測器6之感測器區域6a。當將智慧卡1插入至接觸讀取器中時，保護塗層8用以保護指紋感測器6，此係因為接觸讀取器之觸點將以其他方式摩擦上方感測器區域6a指紋感測器6，從而引起潛在損壞。

儘管保護塗層8可能並非如例如通常用於IC模組之金屬一樣耐磨，但其仍然足以保護指紋感測器6，此係因為使用可生物辨識授權之智慧卡1執行之絕大部分交易為無接觸地執行的。接觸交易通常僅用作備用操作模式，且在此等狀況下，無需指紋驗證。

在所說明之實施例中，保護塗層8亦塗覆於接觸板5上方以提供IC模組4之外部表面上的均一防護層。在保護塗層8覆蓋接觸襯墊5a之情況下，使其為導電的。

所說明之IC模組4經組態為模組上線圈（CoM）IC模組4，且因此包括整合式模組天線9。模組天線9經組態以與智慧卡1之天線2的模組耦合部分2a電感耦合。天線2之模組耦合部分2a經大小設定以與模組天線9電感耦合。

IC模組4可包括鄰近模組天線9之鐵氧體磁心10，以增強模組天線9與智慧卡天線2之間的耦合。

使用模組天線9將IC模組4電連接至智慧卡天線2有利地簡化智慧卡1之製造。此在銑削空腔12時允許較低精確度，且另外避免對焊料或以其他方式將IC模組4實體連接至天線2之需要。實情為，IC模組4可使用任何合適的黏著劑固定於空腔12內。

此外，在智慧卡1之壽命內的此實體連接之故障表示智慧卡之常見故障模式，且因此藉由移除此實體連接，可增加智慧卡1之使用期限。

當然，IC模組4可替代地與實體連接一起使用。因此，IC模組4可省略模組天線9，且可替代地包括用於導電電連接至天線2之一對天線接觸襯墊。在此實施例中，天線接觸襯墊位於IC模組之下側上，亦即，面向智慧卡主體2。

與圖1中所說明之先前技術解決方案相比，本揭示案中所描述之單一生物辨識IC模組4仍更易於安裝，此係因為連接之總數目自例如ISO板模組102處之6個顯著地減小至單一生物辨識模組4之僅2個。

圖7至圖9說明包含空腔32之智慧卡主體23以及包括接觸板25、指紋感測器26及安全元件27之IC模組24的替代設計。

此等圖式中所展示之IC模組24之功能類似於上文所描述之IC模組4，且因此將僅描述差異。對應元件以相同參考符號指示，但增加20，且除非相反地陳述，否則以上描述亦適用於此IC模組24之對應元件。

在此實施例中，IC模組24經設計以經由智慧卡主體23植入。因此，空腔32在其中心處完全延伸穿過智慧卡主體23，且接觸板25形成於IC模組24之將插入至空腔32中的側上。

在此實施例中，指紋感測器26形成於IC模組24之相對側上，以便在植入IC模組24後自空腔32暴露。有利地，此允許包含指紋感測器26及安全元件27兩者之IC模組24的益處，同時仍准許比較大的指紋感測器26。其另外移除對指紋感測器26上之保護塗層8的需要，此係因為其將不會在使用期間由接觸卡讀取器之觸點磨損。然而，視需要，保護塗層（未展示）可仍然塗覆至接觸板25或指紋感測器26。

IC模組24經設定大小使得其厚度對應於智慧卡主體23之厚度。典型地，此將為約0.76 mm（例如± 0.08 mm）。因此，接觸板25及感測器表面指紋感測器26兩者與智慧卡主體23之各別表面齊平。為了達成此情形，填充材料33可用於接觸板25與指紋感測器26之間。

IC模組24具有階梯形組態，其中指紋感測器26延伸超出接觸板25之邊緣。同樣地，空腔32具有對應階梯形形狀，使得空腔32之突出部分保持指紋感測器26之邊緣。

在所說明之實施例中，IC模組24包括經組態以電連接至智慧卡主體23之模組觸點35的天線觸點34。模組觸點35又與內置式天線（未展示）電連接。天線觸點34及模組觸點35可藉由任何合適之技術（諸如，藉由焊接或使用導電黏著劑（諸如，各向異性導電環氧樹脂））而電連接。

在其他實施例中，IC模組24可電感連接至智慧卡主體內之天線，類似於前述圖中所展示之IC模組4。

1:智慧卡 2:天線 2a:模組耦合部分 3:智慧卡主體 4:IC模組 5:接觸板 5a:接觸襯墊 6:指紋感測器 6a:感測器區域 7:安全元件 8:保護塗層 9:模組天線 10:鐵氧體磁心 12:空腔 23:智慧卡主體 24:IC模組 25:接觸板 26:指紋感測器 27:安全元件 32:空腔 33:填充材料 34:天線觸點 35:模組觸點 100:智慧卡 101:指紋模組 102:IC模組 103:智慧卡主體 104:互連線 105:天線

現將僅藉助於實例且參考隨附圖式更詳細地描述某些較佳實施例，在該等圖式中：

圖1展示可生物辨識授權之智慧卡的先前技術架構；

圖2展示根據本揭示案之可生物辨識授權之智慧卡的架構；

圖3展示用於圖2之智慧卡之第一IC模組的外部表面；

圖4展示用於圖3之智慧卡之第二IC模組的外部表面；

圖5展示通過圖2之智慧卡之IC模組及智慧卡主體之橫截面；

圖6展示圖2之模組與架構之間的介面之細節；

圖7展示通過替代IC模組及智慧卡主體之橫截面；

圖8展示圖7之IC模組的後視圖；且

圖9展示圖7之IC模組的正視圖。

3:智慧卡主體

4:IC模組

5:接觸板

6:指紋感測器

7:安全元件

8:保護塗層

9:模組天線

12:空腔

Claims (16)

1. 一種積體電路（IC）模組，其用於層壓後植入至一智慧卡主體中，該模組包括： 一安全元件，其經組態以執行至少一個智慧卡功能，該安全元件包括非接觸介面邏輯及接觸介面邏輯； 一接觸板，其界定經組態以當該模組已植入於該智慧卡主體中時暴露之複數個外部接觸襯墊，該接觸板與該安全元件通信；及 一生物辨識感測器，其包括經組態以當該模組已植入於該智慧卡主體中時暴露之一感測器表面，該生物辨識感測器與該安全元件通信。
2. 如請求項1之模組，其進一步包括： 天線接觸襯墊，其用於導電電連接至嵌入於該智慧卡主體內之一天線。
3. 如請求項1之模組，其進一步包括： 一模組天線，其用於電感電連接至嵌入於該智慧卡主體內之一天線。
4. 如請求項2之模組，其中該模組經組態以經由該天線採集用於該安全元件及/或感測器之電力。
5. 如請求項2之模組，其中該安全元件經組態以經由該天線無接觸地通信。
6. 如請求項1之模組，其中該至少一個智慧卡功能包含： 對一財務交易之授權的確認。
7. 如請求項1之模組，其中該至少一個智慧卡功能包含： 對經由該等接觸襯墊或該天線接收之一非生物辨識識別碼的驗證；及 對呈現給該生物辨識感測器之一生物辨識識別符的驗證。
8. 如請求項1之模組，其中該至少一個智慧卡功能包含： 基於呈現給該生物辨識感測器之一生物辨識識別符之一使用者的生物辨識登記。
9. 如請求項1之模組，其中該感測器表面包括經組態以當該模組已植入於一智慧卡主體中時暴露之一保護塗層，該保護塗層經組態以耐受插入至一接觸智慧卡讀取器中。
10. 如請求項1之模組，其中該保護塗層為一電絕緣保護塗層。
11. 如請求項1之模組，其中該生物辨識感測器為一指紋感測器。
12. 如請求項1之模組，其中該模組具有小於1 mm之一厚度、小於15 mm之一寬度及小於15 mm之一高度。
13. 如請求項1之模組，其中該生物辨識感測器之該感測器表面定位於該等外部接觸襯墊之間，且具有小於10 mm之一高度及小於6 mm之一寬度。
14. 如請求項1之模組，其中該等外部接觸襯墊定位於該IC模組之一第一側上，且該生物辨識感測器之該感測器表面定位於該IC模組之一第二相對側上。
15. 一種可生物辨識授權之智慧卡，其包括： 一智慧卡主體，其包含一空腔； 一天線，其嵌入於該智慧卡主體內；及 一如任一前述請求項之IC模組，其植入於該智慧卡主體之該空腔內且與該天線電通信。
16. 一種製造一智慧卡之方法，該方法包括： 藉由一層壓製程形成包含一天線嵌入於其中之一智慧卡主體； 在該智慧卡主體中形成一空腔；及 將一如請求項1至14中任一項之IC模組植入至該空腔中。