一種應用于雙界面卡的天線及雙界面卡的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種應用于雙界面卡的天線及雙界面卡，其包括：一個與非接觸式讀卡器耦合的大天線線圈，圍繞于一個基材層的周邊；一個與IC模塊耦合的小天線線圈，對位于該IC模塊的周邊；并且，該天線還連接有一個調整天線線圈的電性能匹配值的調整線圈，該大天線線圈、小天線線圈及調整線圈形成封閉的天線回路；其中，該大天線線圈、該小天線線圈與該調整線圈為同一根導線纏繞而成。本實用新型借助設置能調整天線電性能匹配值的調整線圈，使得該天線及其雙界面卡能與不同的非接觸式讀卡器耦合，適用范圍更廣，同時，通過對線圈的調整及對加工形態(tài)與繞線路徑的設計，使其可采用繞線工藝進行生產，加工工藝更優(yōu)化、簡潔，成本低且無環(huán)境問題。
【專利說明】一種應用于雙界面卡的天線及雙界面卡
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種智能卡天線及使用該天線的雙界面卡，尤其涉及一種應用于雙界面卡的天線及使用該天線的雙界面卡。
【背景技術】
[0002]隨著經濟和信息技術的飛速發(fā)展，人們之間的經濟和信息交流越來越頻繁，因此人們不斷地發(fā)明各種交流媒介，從早期的磁卡到后來的存儲卡、邏輯加密卡以及現在正在廣泛使用的接觸式IC卡。由于接觸式IC卡具有安全性能高、結構簡單、通用性好、讀寫工具簡單可靠、便于維護等優(yōu)勢，在銀行、郵政、電信、證券交易、商場消費等交易領域中發(fā)揮著不可替代的作用。但是由于使用過程中接觸式IC卡與讀寫機間的磨損，大大縮短了其使用壽命，磨損后的IC卡與讀卡機間的接觸不良又會導致傳輸數據出錯；而且在大流量場所，插拔卡的過程會造成長時間的等待。為此，人們將射頻識別技術應用到IC卡中，產生了非接觸式IC卡，即將芯片與天線完全封裝在卡片內部，卡的表面沒有裸露的芯片觸點，通過電磁耦合的方式，與讀寫機在一定的距離范圍內進行通信，完全避免了因芯片接觸造成的物理磨損，方便快捷，壽命長，被廣泛應用于公交、地鐵等自動收費系統(tǒng)，以及門禁管理、身份證明和電子錢包等領域。但是，由于非接觸式IC卡在射頻干擾嚴重的場合應用受限，而且電磁耦合產生的能量低，交易速率快，因此非接觸式IC卡的安全性能不高，加上金融、通訊等行業(yè)已經存在大量的接觸式IC卡的應用技術和基礎設施，因此，非接觸式IC卡的應用受到很多限制?；诖耍环N融合了接觸式IC卡和非接觸式IC卡雙重優(yōu)點的新型IC卡-雙界面卡應運而生。
[0003]現有非接觸式IC卡制作通常是采用超聲波繞線工藝將銅線或鋁線作為天線埋入IC卡的基材層中，并與基材層的芯片焊接在一起。但是，若單純的將非接觸式IC卡的芯片放置在IC卡表面使其成為雙界面卡時，為了使其能夠應用于非接觸式讀卡器，需要將IC卡內部的天線與IC卡表面的芯片連接在一起，目前的連接方法主要有兩種，即導電橡膠連接及焊接連接，但是這兩種連接方法都需要購買專用的雙界面卡封裝設備，且存在生產效率低，產品合格率低等缺陷，而且，由于作為天線的銅線或鋁線其線徑是一致的，并且隨著IC卡的小型化，單純一種直徑的導線在指定的面積內是無法很好的滿足對射頻信號的頻率、Q值、電容等參數的要求。因此，現有的雙界面卡的射頻天線大多是采用蝕刻技術在銅或鋁箔與PET的復合材料上蝕刻出所需要的射頻天線圖形，或采用印刷技術在PET箔膜材料上印刷導電油墨獲得所需要的射頻天線，以上兩種工藝必須承載在PET基材或耐溫更好的材料上，以保證天線圖形的穩(wěn)定性?，F有蝕刻天線技術是將整張的銅箔材料用化學蝕刻的方式將90%的銅蝕刻掉，來獲得天線圖形。而此過程將產生大量的化學廢液對環(huán)境造成嚴重的破壞。并且蝕刻過程將損耗大量的銅箔，90%的銅箔都被浪費，不僅使生產成本大幅度提高，而且對資源的利用和環(huán)境的保護都十分不利。以上兩種工藝必須承載在PET基材或耐溫更好的材料上，以保證天線圖形的穩(wěn)定性，但皆是使用膠粘劑將基材與金屬天線的粘合，但使用的膠粘劑并非穩(wěn)定體，隨著環(huán)境溫度、濕度等條件的變化而不斷老化，粘接強度降低從而造成基材與金屬天線的分層，為使用帶來不便且提高了使用者的購買成本，而且天線與芯片連接時所用的焊接方法也為加工帶來不便。

【發(fā)明內容】

[0004]為了解決上述現有技術制作雙界面卡所存在的各種問題，因此本實用新型人發(fā)明了一種應用于雙界面卡的天線及使用該天線的雙界面卡。
[0005]本實用新型的目的在于，改進天線結構以使其可以使用常規(guī)的超聲波繞線技術生產一種適用于雙界面卡生產的天線，以改善現有的雙界面卡天線的生產工藝，提高生產效率，減少現有技術的生產成本及現有技術所帶來的環(huán)境污染問題。
[0006]為達到上述發(fā)明目的，本實用新型的一種應用于雙界面卡的天線，其包括:一個與非接觸式讀卡器耦合的大天線線圈，圍繞于一個基材層的周邊；一個與IC模塊耦合的小天線線圈，對位于該IC模塊的周邊；并且，該天線還連接有一個調整天線線圈的電性能匹配值的調整線圈，該大天線線圈、小天線線圈及調整線圈形成封閉的天線回路；其中，該大天線線圈、該小天線線圈與該調整線圈為同一根導線纏繞而成。
[0007]其中，所述電性能匹配值為天線線圈的電容、電感、Q值及/或頻率值。
[0008]其中，該小天線線圈及調整線圈位于該大天線線圈內側。
[0009]其中，該大天線線圈具有相對的兩個側邊及連接于該相對的兩個側邊相鄰一端的第三側邊，該小天線線圈及調整線圈分別鄰近于所述的兩個側邊之一，并且，該調整線圈還鄰近于該第三側邊，同時，該調整線圈還設有，由該小天線線圈與該大天線線圈的第三側邊之間的空隙，向該兩個側邊中遠離該調整線圈的一個側邊延伸的凸出部分。
[0010]其中，纏繞成該大天線線圈、該小天線線圈與該調整線圈的該根導線的始端和終端均設于該調整線圈內，并且該根導線纏繞成該大天線線圈、該小天線線圈與該調整線圈所形成的線路結構是:該大天線線圈是由內向外圈繞形成的，該小天線線圈是由外向內圈繞形成的，該調整線圈中的若干圈是由內向外圈繞形成的，其余的若干圈是由外向內圈繞形成的，其中，由內向外圈繞形成的若干圈與由外向內圈繞形成的若干圈是交替間隔設置的。
[0011]其中，該根導線纏繞成的線路結構的交叉點分別設于大天線線圈及小天線線圈中。
[0012]其中，該基材層的材料為PVC，PET，ABS或PC，該根導線為銅漆包線或鋁漆包線。
[0013]其中，該小天線線圈是邊長為12mm的正方形，該小天線線圈的纏繞圈數為5圈；該大天線線圈是邊長為80.5_、短邊為48.2mm的長方形，該大天線線圈的纏繞圈數為5圈；該調整線圈的纏繞圈數為4圈。
[0014]其中，該調整線圈位于該基材層內，該基材層包括補償層、埋線層及襯底層，該根導線是直接埋設于該基材層的埋線層中。
[0015]本實用新型還提供了一種具上述天線的雙界面卡，其還包括:一個基材表層；一個基材底層；以及一個芯片，設置在該基材表層的芯片位上。
[0016]其中，該基材表層相對于該芯片位置對應設置一個通孔，該芯片穿出該通孔后，凸出于該基材表層或與該基材表層相平，便于滿足接觸式讀卡器的讀寫要求。
[0017]本實用新型的有益效果在于，本實用新型所述的一種雙界面卡，借助采用:[0018]1、對線圈加工形態(tài)與路徑的設計；
[0019]2、對于線圈電容、電感、Q值、頻率性能調整的調整線圈；
[0020]3、繞線工藝是可借助超聲波繞線將銅線直接埋在IC卡材料中。
[0021]等技術手段，其繞線工藝因不需要膠粘劑粘結，不僅有效地降低了現有蝕刻技術及印刷技術在制備雙界面卡時所帶來的環(huán)境污染問題，而且在導線的纏繞過程中很少有材料的浪費，從而有效地降低了生產成本，并且天線與芯片之間不需要焊接在一起，使得加工工藝更加優(yōu)化、簡潔。 【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的應用于雙界面卡的天線的繞線圖。
[0023]圖2為本實用新型的雙界面卡的縱向剖面圖。
[0024][主要元件符號說明]
[0025]I基材表層
[0026]2基材層
[0027]201安置孔202芯片位
[0028]3基材底層4導線
[0029]401大天線線圈402小天線線圈
[0030]6調整線圈
[0031 ]s61、s62、s63、s64 線圈中的Θ?
[0032]a大天線線圈的短邊邊長b大天線線圈的長邊邊長
[0033]a’小天線線圈的邊長
[0034]d、h垂直距離。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖通過【具體實施方式】對本實用新型的雙界面卡及其中的天線作進一步詳細說明。
[0036]如圖1所示，本實用新型的一種較佳的實施例，所述應用于雙界面卡的天線，包含有:一個大天線401，一個小天線402，以及一個調整線圈6，且該大天線401、小天線402及調整線圈6形成封閉的天線回路，其中，該大天線401、該小天線402與該調整線圈6為同一根導線4纏繞而成。
[0037]其中，該大天線401用于與非接觸式讀卡器耦合，該小天線402用于與雙界面卡的IC模塊耦合，該調整線圈6用于調整天線線圈的電性能匹配值。
[0038]通常，可以利用該調整線圈6實現對天線線圈的、電阻、電感、頻率、Q值、電容、場強中的任一個參數或任幾個參數的調整，以此，可以使得大天線401能夠與兩種以上不同類型的非接觸式讀卡器耦合，從而擴大了雙界面卡的使用范圍，真正做到一卡多用。
[0039]為了進一步提高天線的性能，以及便于繞線的工業(yè)化生產，本實用新型的天線優(yōu)選為按照如下線路結構進行布置。如圖1所示，該大天線402為長方形結構，其包括第一短邊、第二短邊和第三長邊，該小天線401為正方形結構，并且，該小天線401鄰近該大天線402的第一短邊設置，所述調整線圈呈刀形，刀形調整線圈的刀背位置鄰近該大天線402的第三長邊，刀刃位置遠離該大天線402的第三長邊，刀頭位置鄰近該大天線402的第二短邊，刀柄位置鄰近該大天線402的第一短邊，并且，刀柄設于該小天線401與該大天線402的第三長邊第三長邊之間的空位。
[0040]如圖1所示，較佳的該應用于雙界面卡的天線的排布尺寸可以為，正方形結構的該小天線401，其邊長a’為12mm，導線4埋入匝數為5，長方形結構的該大天線402，其長邊邊長b為80.5mm、短邊邊長a為48.2mm,導線4埋入的匝數為5。且小天線401中心點到該大天線402長邊的垂直距離d為19.7mm，該小天線中心點到該大天線短邊的垂直距離h為12.47mm;該調整線圈的纏繞匝數為4。優(yōu)選為，該調整線圈中的2匝是由內向外圈繞形成的，另2匝是由外向內圈繞形成的，如果將調整線圈的4匝由內至外分別編號為s61、s62、s63和s64,則,s62和s64為由內至外圈繞形成，s63和s61為由外至內圈繞形成。
[0041]如圖1所示的本實用新型的天線的優(yōu)選繞線結構可以通過如下方式實現:
[0042]將附圖1中箭頭位置作為導線4的始端，并將導線4沿箭頭方向在基材層2周邊埋入，首先按逆時針方向圈繞形成調整線圈6的匝s62，再繼續(xù)圈繞形成調整線圈6的匝s64，然后繼續(xù)逆時針圈繞并在基材層的周邊形成大天線401，首先按逆時針方向圈繞形成大線圈401的最內圈，繼續(xù)圈繞一直到形成大天線401的最外圈，大天線401圈繞完成后,再在芯片位202的周邊埋入該小天線402，首先按順時針方向圈繞形成小線圈402的最外圈，繼續(xù)圈繞一直到形成小線圈402的最內圈,然后順時針繼續(xù)圈繞并形成調整線圈6的阻s63,最后在阻s64和阻s62之間圈繞形成阻s61,并圈繞至該根導線4的終端時止。
[0043]上述線圈的圈繞可以利用超聲波熱能埋入基材層2。
[0044]如圖2所示，本實用新型的雙界面卡，其是使用了上述應用于雙界面卡的天線所制備，其還包括:一個基材表層I ;一個基材底層3 個芯片，設置在具有大天線及小天線的基材層2的芯片位202上?；谋韺覫對應基材層2芯片的位置設置有安置孔201，使芯片露出安置孔201凸出于該基材表層或者與該基材表層相平,將基材表層1、基材層2及基材底層201進行層壓一體化，露出基材表層I的芯片也可以滿足接觸式讀卡器的讀寫要求。
[0045]由于本實用新型利用的是超聲波熱能技術來纏繞天線，與現有的蝕刻技術或者印刷技術相比，對基材層的耐溫性要求不高，因此對基材層的材料選擇更加寬泛，可選PVC, PET, ABS, PC等材料作為本實用新型的基材層2，并且埋入到基材層2內部的導線4與基材層2的結合更加穩(wěn)固不宜分層。而且本實用新型所用的超聲波繞線技術與現有技術相比小天線402與芯片之間不需要使用導電橡膠或者焊接將其連接在一起，而是利用小天線402與芯片之間的電池稱合,大天線401與小天線的電池稱合以及大天線與非接觸式讀卡器的電池耦合實現非接觸式讀卡器與芯片之間的數據傳輸。因此本實用新型有效的簡化了現有技術的生產工藝，從而提高了產品的生產效率及生產合格率。較佳的，該導線4可為由銅線或鋁箔制備成的漆包線。
[0046]綜上所述，本實用新型所述的一種應用于雙界面卡的天線及雙界面卡不僅有效地降低了現有蝕刻技術及印刷技術在制備雙界面卡時所帶來的環(huán)境污染問題，而且在導線的纏繞過程中很少有材料的浪費，從而有效地降低了生產成本，并且天線與芯片不需要焊接在一起，使得加工工藝更加優(yōu)化。
【權利要求】
1.一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，其包括: 一個與非接觸式讀卡器耦合的大天線線圈，圍繞于一個基材層的周邊； 一個與IC模塊耦合的小天線線圈，對位于該IC模塊的周邊； 并且，該天線還連接有一個調整天線線圈的電性能匹配值的調整線圈，該大天線線圈、小天線線圈及調整線圈形成封閉的天線回路； 其中，該大天線線圈、該小天線線圈與該調整線圈為同一根導線纏繞而成。
2.如權利要求1所述的一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，所述電性能匹配值為天線線圈的電容、電感、Q值及/或頻率值。
3.如權利要求1所述的一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，該小天線線圈及調整線圈位于該大天線線圈內側。
4.如權利要求3所述的一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，該大天線線圈具有相對的兩個側邊及連接于該相對的兩個側邊相鄰一端的第三側邊，該小天線線圈及調整線圈分別鄰近于所述的兩個側邊之一，并且，該調整線圈還鄰近于該第三側邊，同時，該調整線圈還設有，由該小天線線圈與該大天線線圈的第三側邊之間的空隙，向該兩個側邊中遠離該調整線圈的一個側邊延伸的凸出部分。
5.如權利要求4所述的一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，纏繞成該大天線線圈、該小天線線圈與該調整線圈的該根導線的始端和終端均設于該調整線圈內，并且該根導線纏繞成該大天線線圈、該小天線線圈與該調整線圈所形成的線路是:該大天線線圈是由內向外圈繞形成的，該小天線線圈是由外向內圈繞形成的，該調整線圈中的若干圈是由內向外圈繞形成的，其余的若干圈是由外向內圈繞形成的，其中，由內向外圈繞形成的若干圈與由外向內圈繞形成的若干圈是交替間隔設置的。
6.如權利要求5所述的一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，該根導線纏繞成的線路結構的交叉點分別設于大天線線圈及小天線線圈中。
7.根據權利要求1-6任一項權利要求所述的一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，該基材層的材料為PVC，PET, ABS或PC，該根導線為銅漆包線或鋁漆包線。
8.根據權利要求1-6任一項權利要求所述的一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，該小天線線圈是邊長為12_的正方形，該小天線線圈的纏繞圈數為5圈；該大天線線圈是邊長為80.5_、短邊為48.2mm的長方形,該大天線線圈的纏繞圈數為5圈；該調整線圈的纏繞圈數為4圈。
9.根據權利要求1所述的一種應用于雙界面卡的天線，其特征在于，該調整線圈位于該基材層內，該基材層包括補償層、埋線層及襯底層，該根導線是直接埋設于該基材層的埋線層中。
10.一種雙界面卡，其特征在于，包括: 一個基材表層； 一個基材底層； 上述權利要求1- 8中任意一項所述的一種應用于雙界面卡的天線；以及一個芯片，設置在該基材表層的芯片位上。
【文檔編號】H01Q1/22GK203456575SQ201320435592
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權日:2013年6月9日
【發(fā)明者】羅向東 申請人:北京三友恒瑞科技有限公司