專利名稱：非接觸式集成電路卡系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非接觸式集成電路(Integrated Circuit, IC)卡系統(tǒng)，尤 其涉及一種用于射頻識(shí)別(Radio Frequency Identification, RFID)的非接觸式 IC卡系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近幾年來，RFID系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于大眾運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)驗(yàn)票、門 禁系統(tǒng)的人員出入控管、以及電子錢系統(tǒng)等。RFID系統(tǒng)通常包含非接 觸式IC卡以及讀寫裝置，該讀寫裝置用于讀取IC卡內(nèi)的資料以及向IC卡 寫入資料。RFID系統(tǒng)利用電磁感應(yīng)的原理，通過從讀寫裝置內(nèi)的環(huán)形天線 輻射出的電磁場(chǎng)以及IC卡環(huán)形天線的電磁感應(yīng)，以提供IC卡與讀寫裝置之 間的通信。
為了確保IC卡與讀寫裝置間有良好的通信范圍，讀寫裝置內(nèi)的環(huán)形天 線應(yīng)能輻射出相當(dāng)程度的電磁場(chǎng)強(qiáng)度。讀寫裝置的環(huán)形天線包含由導(dǎo)體平面 繞組形成的環(huán)形線圈。其中，環(huán)形線圈形成有以其中心彼此相對(duì)的繞組區(qū)， 其間隔與寬度相同且相對(duì)稱。此外，由于渦電流會(huì)導(dǎo)致讀寫裝置的環(huán)形天線 不正常運(yùn)作，因此該環(huán)形天線不應(yīng)裝設(shè)于金屬殼體。環(huán)形線圈若裝設(shè)于金屬 殼體，讀寫裝置的環(huán)形天線無法有效地將電磁場(chǎng)輻射至IC卡，使得IC卡與 讀寫裝置通信范圍變小。倘若以樹脂材質(zhì)的殼體來覆蓋環(huán)形線圈，則需要在 環(huán)形天線與樹脂材質(zhì)殼體內(nèi)的電路板間設(shè)置墊片，以避免電磁輻射所引起的 噪音，如此會(huì)增加殼體的厚度。小型可攜式電子裝置為了便于攜帶，有其尺 寸限制。因此，任何環(huán)形線圈配置均不能保證殼體內(nèi)環(huán)形線圈的空間能足以 抑制從環(huán)形天線所輻射的電磁場(chǎng)對(duì)鄰近殼體內(nèi)壁的電路板等裝置造成不良體影響環(huán)形天線。因此，金屬容器與RFID系統(tǒng)相
容度差。為了改善上述缺點(diǎn)，公開了一些改良增益的RFID天線。
公開于美國第7，161，542號(hào)專利的RFID天線電連接至IC芯片或電容器， 并固定于物體。該天線包含平面導(dǎo)電構(gòu)件和線圈主體，該導(dǎo)電構(gòu)件的第一側(cè) 安裝于物體上，所述線圈主體安裝在導(dǎo)電構(gòu)件第二側(cè)(相對(duì)于第一側(cè))，該 線圈主體由線圈匝組成，其中導(dǎo)電構(gòu)件隔離線圈主體與物體。圖1與圖2顯 示了公開于美國第7，161，542號(hào)專利的RFID天線。導(dǎo)電構(gòu)件14a使用導(dǎo)電材 質(zhì)的薄片、薄板、或薄膜。導(dǎo)電構(gòu)件14a只要具有導(dǎo)電性質(zhì)即可，因此可以 通過將導(dǎo)電油墨涂布于非導(dǎo)電薄片、薄板、或薄膜16背面，并將其干燥， 以獲取作為導(dǎo)電涂膜的構(gòu)件14a，如圖2的放大圖所示。螺旋線圈主體14b 使用傳統(tǒng)線圈主體。通過調(diào)整線圈主體14b的螺旋直徑或匝數(shù)來形成線圈主 體14b。當(dāng)線圈主體14b巻繞于導(dǎo)電構(gòu)件14a的前端時(shí)，則具有了預(yù)設(shè)特征 值。當(dāng)IC芯片13連接至線圈主體14b的兩端時(shí)，則IC芯片13直接粘附于 導(dǎo)電構(gòu)件14a。將線圈主體14b固定于導(dǎo)電構(gòu)件14a，則美國第7,161,542號(hào) 專利的天線14的特征值一般會(huì)改變。當(dāng)線圈主體14b巻繞于導(dǎo)電構(gòu)件14a 的前端時(shí)，則可能以預(yù)設(shè)頻率傳送電波至天線14來啟動(dòng)標(biāo)簽12。然而，就 天線14而言，以預(yù)設(shè)頻率接收電波的線圈主體14b應(yīng)該巻繞于導(dǎo)電構(gòu)件14a 的前端。為了預(yù)設(shè)頻率而調(diào)整線圈主體14b并不容易。而且，在線圈主體14b 固定于導(dǎo)電構(gòu)件14a之后，其特征值無法被調(diào)整。
其它相關(guān)發(fā)明還公開于美國第7,183,987號(hào)專利。提供用于記錄器或播 放器的天線裝置來寫入或讀取非接觸式IC卡的資料。如圖3所示，天線裝 置30包含用于輻射電磁場(chǎng)的環(huán)形線圈31，該環(huán)形線圈31與IC卡的環(huán)形線 圈磁性耦合，以傳送與接收IC卡的資料。天線裝置30還包含正對(duì)環(huán)形線圈 31主側(cè)并與IC卡的主側(cè)相對(duì)立的磁性薄片32。同時(shí)，環(huán)形線圈31具有以 其中心彼此相對(duì)的不對(duì)稱繞組區(qū)，該繞組區(qū)在某一方向上的間隔與寬度不
5同。如圖3箭號(hào)Z所示的垂直方向，環(huán)形線圈31的上部繞組區(qū)31a的間隔 與寬度較大，下部繞組區(qū)31b的間隔與寬度較小。另一方面，磁性薄片32 形成為比環(huán)形線圈31大的矩形，使得其主側(cè)得以完全覆蓋環(huán)形線圈31。所 述天線裝置30具有依附于環(huán)形線圈31主側(cè)的磁性薄片32，該磁性薄片32 與面對(duì)IC卡的主側(cè)相對(duì)立。由于環(huán)形線圈31不對(duì)稱，而且可以控制從環(huán)形 線圈31輻射的磁場(chǎng)的分布，因此可以提供IC卡與R/W間較廣泛的通信范 圍，還可以在某一方向上改變通信位置。而且，天線裝置30具有面對(duì)環(huán)形 線圈31主側(cè)的磁性薄片32，該磁性薄片32與面對(duì)IC卡的主側(cè)相對(duì)立，因 此可以僅提升面對(duì)IC卡的環(huán)形線圈31主側(cè)的磁場(chǎng)分布。環(huán)形線圈31應(yīng)該 以特殊形式制成，使其在安裝后無法被調(diào)整，以解決上述問題。
在金屬環(huán)境下運(yùn)作的RFID系統(tǒng)天線裝置在技術(shù)上是可行的，然而在實(shí) 際實(shí)施卻有其難處。解決的方式多半是利用吸波材料進(jìn)行部份阻隔后，然后 采用立體式線圈設(shè)計(jì)的天線，IC卡與讀寫裝置間的通信范圍因此大為增加。 上述的設(shè)計(jì)較難控制天線的頻率，而且增加許多不確定的雜散電容。另外也 可以采用繞組線圈來改變磁場(chǎng)分布，其中磁場(chǎng)分布的傳送由垂直方向射入金 屬表面改成平行于金屬表面，從而大為減少了金屬所造成的影響。然其前述 所需的天線厚度過大，為了達(dá)到減少標(biāo)簽厚度的要求，傳統(tǒng)厚度的RFID天 線無法適用于當(dāng)前走向薄型化的時(shí)代。因此，本發(fā)明提出一種可在金屬環(huán)境 下正常運(yùn)作的非接觸式IC卡系統(tǒng)來解決目前現(xiàn)有技術(shù)所面臨的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本部分摘述了本發(fā)明的某些特征，其他特征將在后續(xù)的段落進(jìn)行敘述。 本發(fā)明由權(quán)利要求書所定義，其合并于本部分以作為參考。
本發(fā)明的主要目的為提供一種用于讀卡機(jī)的非接觸式IC卡系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括執(zhí)行非接觸式識(shí)別的IC芯片；連接至IC芯片的主天線，用于將信號(hào)；以及至少一個(gè)設(shè)置于主天線上的開路天線，用來增加主
天線的增益，以增強(qiáng)主天線的電磁感應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述信號(hào)為射頻信號(hào)。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述主天線與開路天線為平面天線。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述主天線與開路天線均包括一對(duì)繞組線圈端。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述開路天線的繞組線圈端與主天線的繞組線圈
端相對(duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述非接觸式IC卡系統(tǒng)還包括屏蔽構(gòu)件，用于 降低金屬物體置于金屬環(huán)境中時(shí)所造成的干擾。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述屏蔽構(gòu)件設(shè)置于金屬物體與主天線之間。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述開路天線設(shè)置于主天線與屏蔽構(gòu)件之間。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述開路天線設(shè)置主天線與屏蔽構(gòu)件之上。 本發(fā)明的主要另一目的為提供一種在金屬環(huán)境下與讀卡機(jī)通信的非接 觸式IC卡系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括執(zhí)行非接觸式識(shí)別的IC芯片；連接至IC芯片 的主天線，用于將信號(hào)輸入與輸出讀卡機(jī)；設(shè)置于金屬環(huán)境與主天線之間的 屏蔽構(gòu)件，用于降低金屬環(huán)境所造成的干擾；設(shè)置于主天線與屏蔽構(gòu)件之間 的第一開路天線；以及設(shè)置于主天線與屏蔽構(gòu)件之上的第二開路天線。其中， 第一開路天線與第二開路天線增加主天線的增益，以增強(qiáng)主天線的電磁感 應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述信號(hào)為射頻信號(hào)。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述主天線和開路天線為平面天線。 根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述主天線、第一開路天線、以及第二開路天線
均包括一對(duì)繞組線圈端。
根據(jù)本發(fā)明構(gòu)想，其中所述第一開路天線和第二開路天線的繞組線圈端
與主天線繞組線圈端相對(duì)應(yīng)。


圖1為現(xiàn)有的用于RFID具有天線的標(biāo)簽的俯視圖2為圖1沿著線A-A所擷取的剖面圖3為現(xiàn)有的用于非接觸式IC卡的記錄器或播放器的天線裝置的示意
圖4為本發(fā)明用于金屬環(huán)境下的非接觸式IC卡系統(tǒng)的天線裝置的第一 實(shí)施例的示意圖5為本發(fā)明非接觸式IC卡系統(tǒng)的第二實(shí)施例的示意圖；以及 圖6為本發(fā)明非接觸式IC卡系統(tǒng)的第三實(shí)施例的示意圖。
主要元件符號(hào)說明
12標(biāo)簽13IC芯片
14天線14a導(dǎo)電構(gòu)件
14b線圈主體16薄膜
30天線裝置31環(huán)形線圈
31a上部繞組區(qū)31b下部繞組區(qū)
32磁性薄片41屏蔽構(gòu)件
42主天線421繞組線圈端
43開路天線44IC芯片
51屏蔽構(gòu)件52主天線
53a開路天線53b開路天線
54IC芯片61屏蔽構(gòu)件
62主天線63a開路天線
63b開路天線64IC芯片
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具體實(shí)施例方式
圖4顯示了本發(fā)明用于金屬環(huán)境下的非接觸式集成電路(Integrated Circuit, IC)卡系統(tǒng)的天線裝置的第一實(shí)施例。如圖4所示，與讀卡機(jī)(未 顯示)通信的非接觸式IC卡系統(tǒng)包含IC芯片44、主天線42、屏蔽構(gòu)件41、 以及開路天線43。
主天線42通過一對(duì)繞組線圈端421連接至IC芯片44，并且將射頻信號(hào) 輸入和輸出讀卡機(jī)，從而使得IC芯片44可以與讀卡機(jī)進(jìn)行非接觸式識(shí)別。 屏蔽構(gòu)件41設(shè)置于金屬環(huán)境和主天線42之間，用于降低金屬環(huán)境所造成的 干擾。開路天線43可設(shè)置于主天線42和屏蔽構(gòu)件41之間或兩者之上，以 增加主天線的增益，從而強(qiáng)化主天線的電磁感應(yīng)。在本實(shí)施例中，開路天線 43設(shè)置于主天線42與屏蔽構(gòu)件41之上。
在本實(shí)施例中，非接觸式IC卡系統(tǒng)為射頻識(shí)別(RFID)系統(tǒng)。非接觸 式IC卡系統(tǒng)可以用于大眾運(yùn)輸系統(tǒng)的付款、信用卡交易、門禁系統(tǒng) 資料的存取等。開路天線43與主天線42的不同之處在于主天線42電連接 至IC芯片44。就本發(fā)明來說，屏蔽構(gòu)件41可以為薄片、薄板、或薄膜形式 的導(dǎo)體。屏蔽構(gòu)件41也可以為軟磁性構(gòu)件。此外，磁性構(gòu)件可以由快速固 化材質(zhì)、鑄造材質(zhì)、軋延材質(zhì)、鍛造材質(zhì)、以及燒結(jié)材質(zhì)中的至少一者所形 成，上述每一種材質(zhì)包含非晶合金、磁性鋼、硅鋼、鐵鋁合金、以及軟磁性 鐵氧體中的至少一者。同時(shí)，磁性構(gòu)件含有(1)鐵氧體或金屬的薄片或微 粒、以及(2)塑膠或橡膠的復(fù)合材質(zhì)，或者是包括內(nèi)含鐵氧體或金屬的薄 片或微粒的涂膜。此外，磁性構(gòu)件可以為金屬或軟磁性鐵氧體所組成的粘著 薄片，通過將多個(gè)薄片粘附至塑膠組成的底層材質(zhì)薄片的表面，使得薄片彼 此緊密接觸。
如圖4所示的第一實(shí)施例中，開路天線43設(shè)置于主天線42上方。在實(shí) 際應(yīng)用上，開路天線43可設(shè)置于主天線42和屏蔽構(gòu)件41之間。主天線42和開路天線43相互絕緣，可以進(jìn)一步通過由塑膠組成的包覆薄片來包覆巻
繞線圈并將巻繞線圈與包覆薄片粘附在一起來獲得開路天線43。
本發(fā)明可以包含至少一個(gè)開路天線。請(qǐng)參照?qǐng)D5顯示了用于金屬環(huán)境下 的非接觸式IC卡系統(tǒng)的第二實(shí)施例。在本實(shí)施例中，非接觸式IC卡系統(tǒng)包 含IC芯片54、主天線52、屏蔽構(gòu)件5K以及設(shè)置于主天線52上的兩個(gè)開 路天線53a與53b。同時(shí)，主天線52與開路天線53a和53b為屏蔽構(gòu)件51 所屏蔽，金屬環(huán)境所造成的干擾也因此而降低。開路天線53a與53b和主天 線52的不同之處在于主天線52電連接至IC芯片54。
本發(fā)明可用于如手機(jī)等可攜式通信裝置，因此上述的金屬環(huán)境可由設(shè)置 于屏蔽構(gòu)件51與主要芯片54之間的手機(jī)電池所構(gòu)成。
圖6顯示了使用于金屬環(huán)境下的非接觸式IC卡系統(tǒng)的第三實(shí)施例。在 本實(shí)施例中，非接觸式IC卡系統(tǒng)包含IC芯片64、主天線62、屏蔽構(gòu)件61、 以及兩個(gè)開路天線63a和63b。開路天線63a設(shè)置于主天線62與屏蔽構(gòu)件 61之間，開路天線63b則設(shè)置于主天線62與屏蔽構(gòu)件61之上。
主天線62以及開路天線63a與63b均為屏蔽構(gòu)件61所屏蔽，從而可以 降低金屬環(huán)境所造成的干擾。開路天線63a與63b與主天線62的不同之處 在于主天線62電連接至IC芯片64。
同樣地，非接觸式IC卡系統(tǒng)為RFID系統(tǒng)。在本實(shí)施例中，非接觸式 IC卡系統(tǒng)可以應(yīng)用于大眾運(yùn)輸系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、信用卡交易等。此外， 主天線62以及開路天線63a與63b相互絕緣。因此，天線的整體結(jié)構(gòu)可以 通過屏蔽構(gòu)件來避免金屬物體的影響，并通過額外的開路天線來擴(kuò)大通信感 應(yīng)作用范圍。
所述非接觸式IC卡系統(tǒng)通常不包含屏蔽構(gòu)件，而且非接觸式IC卡系統(tǒng) 不一定長期處在鄰近如手機(jī)電池等金屬物體的環(huán)境下。
本發(fā)明的主天線與開路天線為平面天線，均具有一對(duì)繞組線圈端。此外，
10開路天線的繞組線圈端的位置與主天線的繞組線圈端相對(duì)應(yīng)。
綜上所述，本發(fā)明公開了一種非接觸式IC卡系統(tǒng)的開路天線，以增加 主天線的增益，從而強(qiáng)化主天線的電磁感應(yīng)。當(dāng)非接觸式IC卡系統(tǒng)置于如 手機(jī)等金屬環(huán)境下時(shí)，可以減少金屬物體所引起的干擾效應(yīng)。當(dāng)非接觸式IC 卡系統(tǒng)未置于金屬環(huán)境時(shí)，則增大與讀卡機(jī)的通信作用范圍。同時(shí)，開路天 線可根據(jù)不同需求來調(diào)整主天線的頻率。
雖然本發(fā)明已由上述的實(shí)施例詳細(xì)敘述，但可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行 不脫離本申請(qǐng)的權(quán)利要求書所保護(hù)的范圍的各種修改。
權(quán)利要求
1、一種用于讀卡機(jī)的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括執(zhí)行非接觸式識(shí)別的集成電路芯片；連接至集成電路芯片的主天線，用于將信號(hào)輸入和輸出讀卡機(jī)；以及至少一個(gè)設(shè)置在主天線上的開路天線，用來增加主天線的增益，以增強(qiáng)主天線的電磁感應(yīng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述信號(hào)為 射頻信號(hào)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述主天線 與開路天線為平面天線。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述主天線 與開路天線均包括一對(duì)繞組線圈端。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述開路天 線的繞組線圈端與主天線的繞組線圈端相對(duì)應(yīng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，該系統(tǒng)還包括屏 蔽構(gòu)件，用于降低金屬物體置于金屬環(huán)境中時(shí)所造成的干擾。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述屏蔽構(gòu) 件設(shè)置在金屬物體與主天線之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述開路天 線設(shè)置在主天線與屏蔽構(gòu)件之間。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述開路天 線設(shè)置在主天線與屏蔽構(gòu)件之上。
10、 一種在金屬環(huán)境下與讀卡機(jī)通信的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，該系 統(tǒng)包括執(zhí)行非接觸式識(shí)別的集成電路芯片；連接至集成電路芯片的主天線，用于將信號(hào)輸入與輸出讀卡機(jī)；設(shè)置在金屬環(huán)境與主天線之間的屏蔽構(gòu)件，用于降低金屬環(huán)境所造成的干擾；設(shè)置在主天線與屏蔽構(gòu)件之間的第一開路天線；以及 設(shè)置在主天線與屏蔽構(gòu)件之上的第二開路天線；其中，第一開路天線與第二開路天線增加主天線的增益，以增強(qiáng)主天線 的電磁感應(yīng)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述信號(hào) 為射頻信號(hào)。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述主天 線和開路天線為平面天線。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述主天 線、第一開路天線、以及第二開路天線均包括一對(duì)繞組線圈端。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的非接觸式集成電路卡系統(tǒng)，其中所述第一 開路天線和第二開路天線的繞組線圈端與主天線的繞組線圈端相對(duì)應(yīng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種與讀卡機(jī)通信的非接觸式IC卡系統(tǒng)。該非接觸式IC卡系統(tǒng)包括執(zhí)行非接觸式識(shí)別的IC芯片；連接至IC芯片的主天線，以將信號(hào)輸入與輸出讀卡機(jī)；以及至少一個(gè)設(shè)置于主天線上的開路天線，用來增加主天線的增益，以增強(qiáng)主天線的電磁感應(yīng)。
文檔編號(hào)H01Q1/22GK101520836SQ20081000754
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月27日
發(fā)明者王智濃, 陳建州 申請(qǐng)人:太思科技股份有限公司