MX2014008936A

MX2014008936A - Protección de compensacion y acoplamiento mejorado en tarjetas inteligentes metalizadas.

Info

Publication number: MX2014008936A
Application number: MX2014008936A
Authority: MX
Inventors: David Finn
Original assignee: Feinics Amatech Teoranta
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2015-06-02
Also published as: AU2013211649A1; KR20140117614A; WO2013110625A1; JP2015513712A; CA2860909A1; CA2860909C; BR112014018042A8; EP2807700A1; CN104471791A; BR112014018042A2

Abstract

Una tarjeta inteligente de doble interfaz que tiene una antena de refuerzo (BA) con una bobina acopladora (CC) e su cuerpo de tarjeta (CB), y una placa frontal (202, 302) metalizada que tiene una abertura (220, 320) de ventana para el módulo de antena (AM). El desempeño se puede mejorar con uno o más de formar la abertura de ventana esencialmente más grande que el módulo de antena, proporcionar perforaciones a través de la placas, colocar material de ferrita entre la placa frontal y la antena de refuerzo. Además, con uno o más de modificar los cojinetes de contacto (CP) en el módulo de antena (AM), colocar un bucle de compensación (CL) debajo de la antena de refuerzo, desplazar el módulo de antena con respecto a la bobina acopladora, disponer la antena de refuerzo como un cuasi-dipolo, proporcionar la antena de módulo (MA) con muñones capacitivos y colocar un elemento de ferrita (FE) en el módulo de antena entre la antena de módulo y los cojinetes de contacto.

Description

PROTECCIÓN DE COMPENSACIÓN Y ACOPLAMIENTO MEJORADO EN TARJETAS INTELIGENTES METALIZADAS Campo de la Invención La invención (en algunos aspectos) se relaciona con “documentos seguros” tales como pasaportes electrónicos, tarjetas ID electrónicas y tarjeta inteligentes (portadores de datos) que tienen chips RFID (identificación de radio frecuencia) o módulos de chip (CM) y operan en un modo sin contacto (ISO 14443) que incluyen tarjetas de interfaz doble (DI o DIF) que también pueden operar dentro de la tarjeta inteligente, tal como entre una antena de módulo (MA) conectada con el chip RFID (CM) y una antena reforzadora (BA) en el cuerpo de la tarjeta (CB) de la tarjeta inteligente y acopladas en forma inductiva con la antena de módulo (MA) y con las mejoras consecuentes en el chip RFID que interactúa con los lectores RFID externos.

La invención (en algunos aspectos) se relaciona con tarjeta inteligentes RFID pasivas que tienen una capa metalizada o de metal conductor que protege el campo electro-magnético generado por el lector. En particular, las tarjetas de interfaz doble que operan bajo el principio de acoplamiento reactivo.

Antecedentes de la Invención Para los propósitos de esta descripción, un transpondedor RFID por lo general comprende un substrato, un chip RFID (o módulo de chip) dispuesto en el substrato, y una antena dispuesta en el substrato. El transpondedor puede formar la base de un documento seguro, tal como un pasaporte electrónico, una tarjeta inteligente o una tarjeta ID nacional.

El módulo de chip puede operar solamente en un modo sin contacto (tal como ISO 14443) o puede ser un módulo de interfaz doble (DIF) que puede operar también en el modo de contacto (tal como ISO 7816-2) y un modo sin contacto. El módulo de chip puede aprovechar la energía desde la señal RF suministrada por un dispositivo lector RFID externo con el cual se comunica.

El substrato, que puede ser referido como un “substrato incrustado” (para el pasaporte electrónico) o “el cuerpo de tarjeta” (para la tarjeta inteligente) puede comprender una o más capas de material tal como cloruro de polivinilo (PVC), policarbonato (PC); polietileno (PE), PET (PE dopado), PET-G (derivado de PE), Teslin™, papel o algodón/borra y sus similares. Cuando un “substrato incrustado” es referido aquí, se debe considerar que incluye al “cuerpo de tarjeta” y viceversa, a menos que se establezca explícitamente lo contrario.

El módulo de chip puede ser un módulo de chip tipo de marco de plomo o cualquier módulo de chip tipo epoxi-vidrio. El módulo de epoxi-vidrio puede ser metalizado por un lado (lado de contacto) o por ambos lados con un plancheado de orificio pasante para facilitar la interconexión con la antena. Cuando se refiere a “módulo de chip” aquí, se debe considerar que incluye “chip” y viceversa, a menos que se establezca explícitamente lo contrario.

La antena puede ser un alambre de auto-unión (o auto-adhesiva). Un método convencional para montar un alambre de antena con un substrato es usar una herramienta de sonotrodo (ultrasónico) el cual vibra, alimenta el alambre fuera de un capilar y lo incorpora dentro o lo adhiere con una superficie del substrato. Un patrón típico para una antena es generalmente rectangular, en forma de una bobina (espiral) plana que tiene varias vueltas. Los dos extremos del alambre de la antena se pueden conectar, tal como por unión por termocompresión (TC) con las terminales (o áreas terminales, o cojinetes de contacto) del módulo de chip. Consultar por ejemplo, los documentos US 6,698,089 y US 6,233,818 incorporados aquí como referencia en su totalidad.

Un problema con tal configuración que incorpora la antena dentro del módulo de chip (módulo de antena) es que el área total de la antena es demasiado pequeña (tal como de aproximadamente 15 mm x 15 mm), ai contrario de una antena convencional que se puede formar al incrustar varios (tal como 4 ó 5) vueltas de alambre alrededor de la periferia del substrato incrustado o del cuerpo de tarjeta del documento seguro, en cuyo caso el área total de la antena será de aproximadamente 80 mm x 50 mm (aproximadamente 20 veces más grande). Cuando se incorpora una antena con el módulo de chip, la entidad resultante puede ser llamada como “módulo de antena”.

Algunos documentos de la teenica previa El US 8,261 ,997 (NXP) describe un ensamble portador para recibir un chip transpondedor RFID que tiene un lado de acoplamiento para ser acoplados con un dispositivo del consumidor y un lado de operación para recibir una señal RF durante el uso operativo del chip transpondedor RFID. ... se proporciona una capa de protección eléctricamente conductor en el lado de acoplamiento. El efecto de esta capa es que protege efectivamente al transpondedor del material de la superficie sobre la cual se proporciona el transpondedor. La capa de protección tiene cierto efecto de des-sintonización en la frecuencia resonante, pero una vez que se ha tomado en consideración este efecto de des-sintonización en el diseño de la antena, difícilmente existe cualquier efecto de des-sintonización debido a la superficie en la cual es provisto el transpondedor RFID, es decir, el transpondedor comprende el ensamble portador de la invención es apropiado para virtualmente cualquier superficie. ... la capa magnética comprende una hoja de ferrita o una placa de ferrita, ... la capa protectora eléctricamente conductora comprende un material seleccionado del grupo que comprende: cobre, aluminio, plata, oro, platino, pasta conductora y tinta de plata.

El documento EP1854222 A2 (NXP) describe un dispositivo (1 , 10) de comunicación móvil que comprende componentes de protección que proporcionan la protección electro-magnética o la atenuación entre una primer área (A) y una segunda área (B, B1 , B2) dentro o externas al dispositivo (1, 10) de comunicación. En la primer área (A), una antena (4) y por lo menos una ferrita (6) están dispuestas, en donde la ferrita (6) es provista para interactuar con la antena (4) y para guiar el flujo magnético entre la primer área (A) y la segunda área (B, B1 , B2).

El documento US 20120055013 (Finn; 2012; “S32”) describe microestructuras, tales como áreas de conexión, cojinetes de contacto, antenas, bobinas, placas para capacitores y sus similares, los cuales se pueden formar con el uso de nanoestructuras tales como nanopartículas, nanoalambres y nanotubos. Un láser se puede usar para ayudar en el proceso de la formación de la microestructura, y también se puede usar para formar otras características en un substrato, tales como rebajos o canales para recibir las microestructuras. Una etiqueta de teléfono móvil inteligente (MPS) está montada en un teléfono celular con un elemento de protección auto-adherible que comprende una capa de núcleo que tiene partículas de ferrita.

El documento EP 02063489 A1 (Tyco) describe un elemento de antena y un método para fabricar el mismo. Se proporciona un dispositivo de antena de fabricación más fácil usado en una etiqueta compuesta de un sistema de RFID (Identificación de Radio-Frecuencia). El dispositivo (10) de antena tiene (A) un elemento magnético laminado formado de una composición magnética que contiene un material magnético y un material de polímero y (B) un cableado de antena provisto en una de las superficies del elemento magnético laminado.

Tarjeta compuesta de hoja El documento US 2009/0169776 (2009, Herslow) describe tarjetas compuestas que incluyen una capa de seguridad que comprende un holograma o una rejilla de difracción formada en el centro o en la capa de núcleo, de la tarjeta. El holograma se puede formar al incrustar un área designada de la capa de núcleo con un patrón de difracción y al depositar una capa delgada de metal en la capa incrustada. Se pueden acoplar, en forma selectiva y simétrica, capas adicionales en las superficies superior e inferior de la capa de núcleo. Un láser se puede usar para remover las porciones seleccionada del metal formado en la capa incrustada, en etapas seleccionadas de la formación de la tarjeta, con el fin de impartir el patrón seleccionado o información para la región holográfica. Las tarjetas se pueden “grabar con láser" cuando las tarjetas se procesan y se acoplan con una hoja grande de material, por lo cual “el grabado con láser” de todas las tarjetas en la hoja se puede realizar al mismo tiempo y en forma relativamente económica. En forma alternativa, cada tarjeta se puede “grabar con láser” en forma individual para producir la información alfanumérica deseada, la información de códigos de barra o una imagen gráfica, después de que las hojas se cortan con troquel en tarjetas.

Tarjeta de metal El documento US 2011/0189620 (2011 ; Herslow) describe un método y un aparato para tratar una región seleccionada de una capa de metal, usada para formar la tarjeta de metal, al templar la región de metal seleccionada para que la región seleccionada se vuelva suave y dúctil, mientras el resto de la capa de metal permanece rígida. La región de metal seleccionada, dúctil, suavizada se puede incrustar con una energía reducida y con un desgaste y ruptura reducidos en el equipo de incrustación. En forma alternativa, la capa de metal templada puede experimentar pasos adicionales del proceso para formar un montaje que después se pueda incrustar. El método puede incluir el uso de un accesorio para sostener la capa de metal, el accesorio tiene una región de ventana que permite aplicar calor para suavizar la región de la capa de metal dentro de la región de ventana. El accesorio incluye un aparato para enfriar la porción de la capa de metal fuera de la región de ventana y para evitar que la temperatura de la capa de metal fuera de la región de ventana se eleve sobre los límites predeterminados.

Ferrita El documento US 8, 158,018 (2012; TDK) describe un cuerpo sinterizado de ferrita de la presente invención, el cual contiene los componentes principales que consisten de 52 a 54 moles% de Fe.sub203,35 a 42 moles % de MnO y a 11 moles % de ZnO como equivalentes de óxido y aditivos que incluyen Co, Ti, Si y Ca en cantidades específicas, y tiene una temperatura en la cual la pérdida de energía es un valor mínimo (temperatura inferior) mayor que 120 grados C en un campo magnético con una densidad de flujo magnético de excitación de 200 mT y a una frecuencia de 100 kHz, y una pérdida de energía de 350 kW/m.sup.3 o menos a la temperatura inferior.

El documento US 7,948,057 (2011 ; TDK) describe un substrato de ferrita, una capa de resina de ferrita incrustada por enrollamiento y una capa de resina de ferrita incrustada con IC, las cuales están laminadas, el substrato de ferrita tiene una primera parte de ferrita sobresaliente que sobresale dentro de la capa de resina de ferrita desde la superficie de la misma, el arrollamiento dentro de la capa de resina de ferrita es un arrollamiento dispuesto alrededor de la primera parte sobresaliente y la IC se traslapa en la primera parte sobresaliente en la capa de resina. De conformidad con esta configuración, se puede alcanzar una alta integración y la IC queda dispuesta en un sitio en donde la primera parte sobresaliente de ferrita, cuya altura fluctúa poco como resultado de la expansión termica, se traslapa en la capa de resina de ferrita, su espesor se adelgaza por la primera parte sobresaliente y varía poco como resultado de la expansión térmica, lo cual reduce al mínimo las variaciones en el hueco entre el arrollamiento y la IC como resultado de la expansión térmica, y se logra mayor estabilidad de las características eléctricas.

El documento 6,817,085 (2004; TDK) describe un método para fabricar un arreglo inductor de chip de ferrita de múltiples capas que incluye un elemento de cuerpo principal compuesto al laminar una capa de ferrita y una capa conductora, de tal manera que la cara laminada del mismo queda vertical con una superficie de montaje de elemento. El método también incluye adaptar una pluralidad de conductores internos con forma de bobina dentro del elemento de cuerpo principal, n donde la dirección de bobinación del conductor interno con forma de bobina está en paralelo con la superficie de montaje del elemento, lo que forma las hojas de ferrita con orificios pasantes e imprime las hojas de ferrita con una pluralidad de conductores internos con forma de bobina y patrones de conductor con un material eléctricamente conductor.

El documento US 6,329,958 (2001 ; TDK) describe una estructura de antena que se puede formar al configurar un estructura de restricción de corriente sobre una superficie conductora. La estructura de restricción de corriente se puede formar de un material de ferrita, y puede tener varias formas, entre las que se incluyen de campana, mosaicos o una capa depositada con patrón. La superficie conductora se puede asociar con un vehículo u otra estructura. La estructura de restricción de corriente altera las trayectorias tomadas por la corriente en o debajo de la superficie conductora cuando se aplica voltaje entre las porciones de la superficie.

Breve Descripción de la Invención Un objetivo de la invención para mejorar el acoplamiento entre un lector RFID y un módulo chip en una tarjeta inteligente tiene una capa de metal o metalizada. En general, se pueden realizar varias modificaciones y/o adiciones en la estructura de las tarjeta inteligentes para desplazar los efectos de protección con los substratos del cuerpo de tarjeta de metal o metalizada durante el acoplamiento electro-magnetico, con el objetivo de mejorar el acoplamiento entre la tarjeta inteligente y el lector RFID externo (electro-magnético). Una tarjeta inteligente de interfaz doble (DI) tiene cojinetes de contacto (CP) extendidos a través de una abertura en la capa de metal para realizar la interfaz con un lector de contacto externo (eléctrico).

En general, una tarjeta inteligente de interfaz doble comprende una antena de refuerzo (BA) con una bobina acopladora (CC) en su cuerpo de tarjeta (CB) y una placa (202, 302) frontal metalizada que tiene una abertura (220, 320) de ventana para el módulo de antena (AM) que tiene una antena de módulo (MA). La atenuación provocada por la placa frontal metalizada se puede reducir (el desempeño general se puede mejorar) con uno o más de: formar la abertura de ventana esencialmente más grande que el módulo de antena (AM); proporcionar perforaciones a través de la placa frontal, disponer el material de ferrita entre la placa frontal y la antena de refuerzo; modificar los cojinetes de contacto (CP) en el módulo de antena (AM); disponer un bucle de compensación (CL) debajo la antena de refuerzo (BA); desplazar el módulo de antena (AM) con respecto a la bobina acopladora (CC); disponer la antena de refuerzo como un cuasi-dipolo; proporcionar la antena de módulo (MA) con muñón capacitivos; y disponer el elemento de ferrita (FE) en el módulo de antena (AM) entre la antena de módulo (MA) y los cojinetes de contacto (CP).

De conformidad con una modalidad de la invención, una tarjeta inteligente que tiene una placa frontal metalizada con una abertura de ventana para aceptar el módulo de antena y un cuerpo de tarjeta con una antena de refuerzo que incluye la bobina acopladora, en donde la abertura de ventana tiene un tamaño de línea de base aproximadamente igual al tamaño del módulo de antena, el cual se puede caracterizar en que la abertura de ventana es esencialmente más grande que el módulo de antena. La abertura de ventana puede ser por lo menos 10% más grande que el módulo de antena, lo cual resulta en un hueco entre los bordes internos de la abertura de ventana y el módulo de antena. Una capa de ferrita puede estar dispuesta entre la placa frontal y la antena de refuerzo. Una pluralidad de perforaciones se puede formar en la placa frontal extendida alrededor de por lo menos una de la abertura de ventana y la periferia de la placa frontal. Por lo menos algunas de estas perforaciones puede reducir la cantidad de material de la placa frontal en un área que rodea a la abertura de ventana o alrededor de la periferia de la placa frontal por 20-50%. Un bucle de compensación puede estar dispuesto detrás de la antena de refuerzo. El bucle de compensación puede tener un hueco, y dos extremos libres, y puede comprender un material conductor tal como el cobre y puede comprender ferrita.

Una o más de las siguientes características pueden estar incluidas en la tarjeta inteligente: la antena de refuerzo puede estar configurada como un cuasi-dipolo, con o sin una bobina acopladora; la antena de refuerzo puede ser provista con una extensión; la antena de refuerzo puede comprender dos antena de refuerzos traslapadas; la antena de refuerzo puede ser provista principalmente en la porción superior de la tarjeta inteligente; la antena del módulo puede estar desplazada de la bobina acopladora.

La tarjeta inteligente puede comprender también por lo menos una de las siguientes características: un elemento de ferrita puede estar dispuesto entre la antena y los cojinetes de contacto del módulo de antena; se pueden añadir muñones capacitivos en la antena de módulo; la antena de módulo puede comprender dos bobinas separadas; la antena de módulo puede comprender dos arrollamientos conectados en una configuración cuasi-dipolo; perforaciones en el cojinete de contacto del módulo de antena.

De conformidad con una modalidad de la invención, un método para reducir al mínimo la atenuación del acoplamiento por la placa frontal de una tarjeta inteligente metalizada tiene una antena de refuerzo con una bobina acopladora en su cuerpo de tarjeta, el método puede comprender uno o más de: formar la abertura de ventana en la placa frontal más grande que el módulo de antena; proporcionar perforaciones a través de la placa frontal; proporcionar material de ferrita entre la placa frontal y la antena de refuerzo; disponer un bucle de compensación debajo de la antena de refuerzo.

El módulo de antena puede estar desplazado con respecto a la bobina acopladora. La antena de refuerzo puede estar dispuesta como un cuasi-dipolo, la antena de módulo puede ser provista con muñones capacitivos, la ferrita puede ser provista en el módulo de antena entre la antena del módulo y los cojinetes de contacto. Los cojinetes de contacto pueden estar cortados o perforados.

Breve Descripción de los Dibujos Ahora se hace referencia con detalle a las modalidades de la invención, ejemplos no limitantes que se pueden ilustrar en las Figuras acompañantes (Figuras). Por lo general, las Figuras están en forma de diagrama. Algunos elementos en las Figuras pueden estar amplificados, otros pueden ser omitidos para evitar confusiones. Algunas Figuras pueden estar en forma de diagrama. Aunque la invención se describe generalmente dentro del contexto de varias modalidades ejemplificativas, se debe entender que no tienen la intención de limitar la invención a esas modalidades particulares y las características individuales de tales modalidades se pueden combinar entre sí. Cualquier texto (lcyenda, notas, números de referencia y sus similares) que aparecen en los dibujos se incorporan aquí como referencia.

La Figura 1 es una vista en sección transversal de una tarjeta inteligente de interfaz doble (DI) y los lectores.

La Figura 1A es una vista superior en diagrama de una antena de refuerzo (BA) con una bobina acopladora (CC).

La Figura 2 es una vista en sección transversal, en diagrama de una tarjeta inteligente con metalización.

La Figura 2A es una vista en perspectiva, en diagrama parcial de una tarjeta inteligente con metalización.

Las Figuras 3A; B, C son vistas superiores en diagrama de las modalidades de una placa frontal (ML) para una tarjeta inteligente.

La Figura 4A es un diagrama de una capa con un bucle de compensación que tiene un hueco.

La Figura 4B es un diagrama de una capa con un bucle de compensación, sin un hueco.

La Figura 5 es una vista en planta de una configuración típica de los cojinetes de contacto (CP) en una cinta de módulo (MT).

La Figura 5A es un diagrama que muestra un esquema del cojinete de contacto ejemplificativo y sus asignaciones.

La Figura 6A es una vista en planta que ilustra los bordes externos extendidos de los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 6B es una vista en planta que ilustra los bordes externos cortados de los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 6C es una vista en planta que ilustra el incremento del hueco entre los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 6D es una vista en planta que ilustra la modificación del hueco entre los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 7A es una vista en planta que ilustra la perforación de los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 7B es una vista en sección transversal que ilustra el adelgazamiento de los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 8A es una vista en planta que ilustra el lado inferior de una cinta de módulo (MT).

La Figura 8B es una vista en planta que ilustra la perforación de los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 9A es una vista en planta que ilustra la perforación de los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 9B es una vista en planta que ilustra la perforación de los cojinetes de contacto (CP).

La Figura 10A es una vista en planta del lado inferior de una cinta de módulo (MT) para un módulo de antena (AM), que muestra una estructura de antena (AS) que tiene dos segmentos de antena (MA1 , MA2).

La Figura 10B es una vista en diagrama de una estructura de antena (AS).

Descripción Detallada de la Invención Las diferentes modalidades serán descritas para ilustrar las enseñanzas de la invención y se debe considerar como ilustrativa, mejor que limitante. Cualquier dimensión, material o procesos establecidos aquí deben ser considerados como ejemplificativos y aproximados, a menos que se indique lo contrario.

En adelante, los transpondedores en forma de documento seguros que pueden ser tarjeta inteligentes o tarjetas ID nacionales se describen como ejemplificativos de varias características y modalidades de la invención. Como será evidente, muchas características y modalidades se pueden aplicar (incorporarse fácilmente en) otras formas de documentos seguros, tales como pasaportes electrónicos. Como se usa aquí, cualquier de los términos “transpondedor”, “tarjeta inteligente”, “portador de datos” y sus similares se deben interpretar como refiriéndose a cualquier otro dispositivo similar a los mismos, el cual opera bajo la norma ISO 14443 o RFID similar.

Un portador de datos típico aquí descrito puede comprender (i) un módulo de antena (AM) que tiene un chip o un módulo de chip RFID (CM) y una antena de módulo (MA); (¡i) un cuerpo de tarjeta (CB) y (¡ii) una antena de refuerzo (BA) dispuesta en el cuerpo de tarjeta (CB) para mejorar el acoplamiento entre la antena de módulo (MA) y la antena de un “lector” RFID externo. El término “módulo de chip" se refiere aquí como incluyendo un “chip” y viceversa, a menos que se establezca lo contrario.

La antena de módulo (MA) puede comprender una bobina de alambre, trazas conductoras grabadas o impresas en un substrato de cinta de módulo (MT) para el módulo de antena (AM) o se pueden incorporar directamente en el chip en sí.

La antena de refuerzo (BA) puede formarse al incrustar alambre en un substrato para incrustación o cuerpo de tarjeta (CB). Sin embargo, se debe entender que la antena se puede formar con el uso de otros procesos diferentes a la incrustación de alambre en el substrato, tal como procesos aditivos o de sustracción, tales como estructuras de antena impresa téenicas de arrollamiento de bobina (como las descritas en el documento US 6,295,720), estructuras de antena formadas en un substrato de antena separado y transferidas al substrato de incrustación (o capa del mismo), estructuras de antena grabadas (incluyendo el grabado láser) de una capa conductora en el substrato, un material conductor depositado en el substrato o en los canales formados en el substrato o su similar. Cuando se refiere aquí a un “substrato de incrustación” se debe entender que incluye el “cuerpo de tarjeta" y viceversa, así como cualquier otro substrato para un documento seguro, a menos que se establezca explícitamente lo contrario.

Las siguientes descripciones se encuentran en el contexto de tarjeta inteligentes de interfaz doble (DI, DIF) y se relacionan con la operación sin contacto de las mismas. Muchas de las enseñanzas aquí descritas se pueden aplicar en pasaportes electrónicos y en sus similares que tienen solamente el modo de operación sin contacto. En general, cualquier dimensión aquí propuesta son aproximadas y los materiales aquí mencionados tienen la intención de ser ejemplificativos.

En general, el acoplamiento entre la antena de módulo (MA) y la antena de un lector RFID externo se puede mejorar al incorporar una antena de refuerzo (BA) en el cuerpo de tarjeta (CB). En muchos aspectos, la antena de refuerzo (BA) es similar a una antena de tarjeta (CA). Sin embargo, al contrario de una antena de tarjeta (CA) que está conectada directamente en forma electrica con el chip o módulo de chip RFID (tal como en el documento US 7,980,477), la antena de refuerzo (BA) está acoplada inductivamente con la antena de módulo (MA) en el módulo de antena (AM), que puede estar conectado con el chip RFID (CM). Tal acoplamiento inductivo (electro-magnético) puede ser más difícil de lograr que una conexión eléctrica directa. La antena de refuerzo (BA) puede ser referida como antena de tarjeta (CA). La antena de refuerzo (BA) puede tener una bobina acopladora (CC) asociada con la misma, la cual está dispuesta para quedar en cercana proximidad y acoplada con la antena de módulo (MA).

Como se usa aquí, el término “acoplamiento” (y variaciones del mismo) se refieren a un acoplamiento inductivo, magnético, capacitivo o reactivo (entre los que se incluyen las combinaciones de los mismos, cualquiera de las cuales será llamada como “acoplamiento inductivo”) entre dos elementos que se basan en la generación de un campo electromagnético por un elemento determinado y la reacción con (interacción con) el campo por otro elemento. Al contrario de ello, el término “conectar” (y las variaciones del mismo) se refiere a dos elementos que se van. a conectar en forma eléctrica entre sí, en donde la interacción entre los dos elementos resulta del flujo de electrones entre los dos elementos. Típicamente, dos elementos, que están acoplados en forma inductiva entre sí, no están acoplados en forma eléctrica entre sí. Los elementos, que son bobinas de alambre, tales como una antena de módulo MA y una bobina acopladora CC están dispuestos cerca entre sí, y están acoplados inductivamente entre sí, sin ninguna conexión eléctrica entre los dos elementos. Al contrario de esto, la antena de módulo MA generalmente, está conectada en forma eléctrica con el elemento chip RFID (CM). Los arrollamientos y las bobinas de la antena de refuerzo BA, tales como los elementos de arrollamiento externo OW, el arrollamiento interno IW y la bobina acopladora CC, por lo general están conectadas en forma eléctrica entre sí, pero también pueden exhibir un acoplamiento inductivo entre sí. La antena de módulo MA y la bobina acopladora (CC no están conectadas en forma eléctrica entre sí, más bien, están acoplados en forma inductiva (o “ se acoplan por transformador”) entre sí.

La antena de refuerzo BA (y otras características) aquí descritas pueden incrementar la distancia operativa efectiva (“de lectura”) entre el módulo de antena AM y el lector sin contacto externo con el acoplamiento capacitivo e inductivo. Mientras se leen las distancias típicamente en el orden de unos cuantos centímetros, un incremento de 1 cm puede representar una mejora significativa.

Varias modalidades serán descritas con el fin de ilustrar las enseñanzas de la invención, y se deben considerar como ilustrativas mejor que limitantes. En adelante, los transpondedores en forma de documento seguros que pueden ser tarjeta inteligentes o tarjetas ID nacionales se describen como ejemplificativos de varias características y modalidades de la invención. Como será evidente, muchas características y modalidades se pueden aplicar (incorporarse fácilmente en) otras formas de documentos seguros, tales como pasaportes electrónicos. Como se usa aquí, cualquier de los términos “transpondedor”, “tarjeta inteligente”, “portador de datos” y sus similares se deben interpretar como refiriéndose a cualquier otro dispositivo similar a los mismos, el cual opera bajo la norma ISO 14443 o RFID similar.

Un portador de datos típico aquí descrito puede comprender (i) un módulo de antena (AM) que tiene un chip o un módulo de chip RFID (CM) y una antena de módulo (MA); (ii) un cuerpo de tarjeta (CB) y (iii) una antena de refuerzo (BA) dispuesta en el cuerpo de tarjeta (CB) para mejorar el acoplamiento entre la antena de módulo (MA) y la antena de un “lector" RFID externo. El término “módulo de chip” se refiere aquí como incluyendo un “chip” y viceversa, a menos que se establezca lo contrario. La antena de módulo (MA) puede comprender una bobina de alambre, trazas conductoras grabadas o impresas en un substrato de cinta de módulo (MT) para el módulo de antena (AM) o se pueden incorporar directamente en el chip en sí.

La antena de refuerzo (BA) puede formarse al incrustar alambre en un substrato para incrustación o cuerpo de tarjeta (CB). Sin embargo, se debe entender que la antena se puede formar con el uso de otros procesos diferentes a la incrustación de alambre en el substrato, tal como procesos aditivos o de sustracción, tales como estructuras de antena impresa téenicas de arrollamiento de bobina (como las descritas en el documento US 6,295,720), estructuras de antena formadas en un substrato de antena separado y transferidas al substrato de incrustación (o capa del mismo), estructuras de antena grabadas (incluyendo el grabado láser) de una capa conductora en el substrato, un material conductor depositado en el substrato o en los canales formados en el substrato o su similar. Cuando se refiere aquí a un “substrato de incrustación" se debe entender que incluye el “cuerpo de tarjeta" y viceversa, así como cualquier otro substrato para un documento seguro, a menos que se establezca explícitamente lo contrario.

En general, el acoplamiento entre la antena de módulo (MA) y la antena de un lector RFID externo se puede mejorar al incorporar una antena de refuerzo (BA) en el cuerpo de tarjeta (CB). En muchos aspectos, la antena de refuerzo (BA) es similar a una antena de tarjeta (CA). Sin embargo, al contrario de una antena de tarjeta (CA) que está conectada directamente en forma eléctrica con el chip o módulo de chip RFID (tal como en el documento US 7,980,477), la antena de refuerzo (BA) está acoplada inductivamente con la antena de módulo (MA) en el módulo de antena (AM), que puede estar conectado con el chip RFID (CM). Tal acoplamiento inductivo puede ser más difícil de lograr que una conexión eléctrica directa.

Como se usa aquí, el término “acoplamiento” (y variaciones del mismo) se refieren a un acoplamiento inductivo, magnético, capacitivo o reactivo (entre los que se incluyen las combinaciones de los mismos, cualquiera de las cuales será llamada como “acoplamiento inductivo”) entre dos elementos que se basan en la generación de un campo electromagnético por un elemento determinado y la reacción con (interacción con) el campo por otro elemento. Al contrario de ello, el término “conectar” (y las variaciones del mismo) se refiere a dos elementos que se van a conectar en forma eléctrica entre sí, en donde la interacción entre los dos elementos resulta del flujo de electrones entre los dos elementos. Típicamente, dos elementos, que están acoplados en forma inductiva entre sí, no están acoplados en forma eléctrica entre sí. Los elementos, que son bobinas de alambre, tales como una antena de módulo MA y una bobina acopladora CC están dispuestos cerca entre sí, y están acoplados inductivamente entre sí, sin ninguna conexión eléctrica entre los dos elementos. Al contrario de esto, la antena de módulo MA generalmente, está conectada en forma eléctrica con el elemento chip RFID (CM). Los arrollamientos y las bobinas de la antena de refuerzo BA, tales como los elementos de arrollamiento externo OW, el arrollamiento interno IW y la bobina acopladora CC, por lo general están conectadas en forma eléctrica entre sí, pero también pueden exhibir un acoplamiento inductivo entre sí. La antena de módulo MA y la bobina acopladora (CC no están conectadas en forma eléctrica entre sí, más bien, están acoplados en forma inductiva (o “ se acoplan por transformador”) entre sí.

La antena de refuerzo BA (y otras características) aquí descritas pueden incrementar ia distancia operativa efectiva (“de lectura”) entre el módulo de antena AM y el lector sin contacto externo con el acoplamiento capacitivo e inductivo. Cuando se leen distancias típicamente en el orden de unos cuantos centímetros, un incremento de 1 cm puede representar una mejora significativa.

La Figura 1 es una vista en sección transversal de una porción de una tarjeta inteligente ejemplificativa que tiene un módulo de antena AM dispuesto en un rebajo en el cuerpo de tarjeta CB. El módulo de antena AM tiene un módulo de chip CM. El módulo de antena AM tiene cojinetes de contacto CP para la interfaz de contacto con un lector de contacto externo (ISO 7816). El módulo de antena AM tiene una antena de módulo MA para una interfaz sin contacto con el lector sin contacto externo (ISO 14443). La antena de refuerzo BA está dispuesta alrededor de la periferia del cuerpo de tarjeta CG, y tiene una bobina acopladora CC dispuesta alrededor del rebajo en el cuerpo de tarjeta CB. Con el módulo de antena AM dispuesto en el rebajo, la antena de módulo MA queda acoplado en forma cercana con la bobina acopladora CC de la antena de refuerzo BA. La bobina acopladora CC puede estar dispuesta de la antena de módulo MA, mejor que rodeándola.

Como se muestra en el documento US 2012/0074233, por ejemplo, en las Figuras 3A y 4A, la antena de refuerzo BA (o la antena de tarjeta CA) puede comprender un arrollamiento externo OW (o D) y un arrollamiento interno IW (o E) conectado en una fase invertida entre sí, como un cuasi-dipolo. No se muestra la bobina acopladora (CC).

Como se muestra en el documento US 13/600,140 por ejemplo, las Figuras 3 y 4 en el mismo, la antena de refuerzo cuasi-dipolo BA puede también comprender una bobina acopladora CC interna. La bobina acopladora CC se muestra si detalle, representado solamente por unas cuantas líneas. (Algunos detalles de la construcción de la bobina acopladora CC y la forma en que está dispuesta en varias orientaciones (hacia la derecha, o hacia la izquierda) y conectados con el arrollamiento externo OW y el arrollamiento interno IW se muestran en las Figuras 3A-3D).

La Figura 1A es una vista superior en diagrama de un cuerpo de tarjeta inteligente CB con una antena de refuerzo BA y un módulo de antena AM. La antena de refuerzo BA tiene una bobina acopladora CC incorporada con la misma. Las siguientes abreviaciones pueden aparecer en las Figuras: CB - tarjeta de cuerpo o substrato de incrustación BA - antena de refuerzo o antena de tarjeta (CA) OW - arrollamiento externo de BA - aproximadamente 2 a 3 vueltas IW - arrollamiento interno de BA - aproximadamente 2 a 3 vueltas CC - bobina acopladora - aproximadamente 10 vueltas IE - extremo interno de OW, IW o CC OE- extremo externo de OW; IW o CC.

Se debe observar lo siguiente: El extremo interno (IE, a) del arrollamiento externo (OW) es “extremo libre”.

El extremo externo (OE, f) del arrollamiento interno (IW) es “extremo libre".

El extremo externo (OE, b) del OW está conectado con un extremo de CC.

El extremo interno (IE, e) del IW está conectado con otro extremo de CC.

El arrollamiento externo OW puede ser tendido hacia la derecha (CW) desde IE (a) hasta OE (b).

El arrollamiento interno IW puede ser tendido hacia la derecha (CW) desde IE (e) hasta OE (f).

La antena de refuerzo BA comprende un arrollamiento externo OW y un arrollamiento interno IW, ambos extendidos esencialmente alrededor de la periferia del cuerpo de tarjeta CB. Cada uno de los arrollamientos interno y externo tiene un extremo interno IE y un extremo externo OE. El extremo externo OE (b) del arrollamiento externo OW está conectado con el extremo interno IE (e) del arrollamiento interno IW, a traves de la bobina acopladora CC. El extremo interno IE (a) del arrollamiento externo OW y el extremo externo OE (f) del arrollamiento interno IW pueden quedarse sin conectar, como “extremos libres”. La antena de refuerzo BA en general comprende un arrollamiento externo OW, una bobina acopladora CC y un arrollamiento interno IE es un circuito abierto y puede ser referido como “un cuasi-dipolo”, el arrollamiento externo OW constituye un polo del dipolo, el arrollamiento interno IW constituye el otro polo del dipolo, alimentados por el centro por la bobina acopladora CC.

La antena de refuerzo BA se puede formar con el uso de un alambre de cobre, discontinuo aislado, dispuesto (tal como unido ultrasónicamente) alrededor (adentro del) perímetro (periferia) del cuerpo de tarjeta CB (o el substrato de incrustación, o el substrato portador de datos tal como formado de un termoplástico). La antena de refuerzo BA comprende un arrollamiento externo OW (o bobina, D) y un arrollamiento interno IW (o bobina, E) y también comprende una bobina acopladora CC, todos ellos se describen como “extremos”, de varios elementos de bobina, y se pueden formar de una longitud continua de alambre (tal como un alambre auto-adherible de 80 mm) que puede estar tendido o incrustado en el cuerpo de tarjeta CB. Más en particular: El arrollamiento externo OW se puede formar como una espiral que tiene un número (tal como 2-3) vueltas y tiene un extremo interno IE en un punto “a” y un extremo externo OE en el punto “b”. El arrollamiento externo OW está cerca (esencialmente en) la periferia (perímetro) del cuerpo de tarjeta CB. El extremo interno IE (“a”) del arrollamiento externo OW es un extremo libre.

La bobina acopladora CC se puede formar como una espiral que tiene un número (tal como aproximadamente 10) vueltas y tiene dos extremos “c” y “d”. El extremo “c” puede ser un extremo externo OE o un extremo interno IE, el extremo “d” puede ser un extremo interno IE o un extremo externo OE.

El arrollamiento interno IE se puede formar como una espiral que tiene un número (tal como 2-3) vueltas y tiene un extremo interno IE “e” y un extremo externo OE “f”. El arrollamiento interno IW está cerca (esencialmente en) la periferia del cuerpo de tarjeta CB; hacia adentro del arrollamiento externo OW.

El arrollamiento externo OE (“f”) del arrollamiento interno IW es un extremo libre. E la Figura 3, el arrollamiento interno IW se muestra con líneas punteadas, por razones de claridad.

El extremo interno IE del arrollamiento externo OW es un “extremo libre” ya que se deja sin conectar. En forma similar, el extremo externo OE del arrollamiento interno IW es un “extremo libre” que se deja sin conectar.

El arrollamiento externo OW, la bobina acopladora CC y el arrollamiento interno IW se puede formar como una estructura continua, con el uso de téenicas de incrustación de alambre convencionales. Se debe entender que las referencias a la bobina acopladora CC como conectada con los extremo del arrollamiento externo (OW) y el arrollamiento interno (IW) no se debe considerar como implicando que la bobina acopladora CC es una entidad separada que tiene extremos. Más bien, dentro del contexto de formar una estructura continua del arrollamiento externo OW; la bobina acopladora CC y el arrollamiento interno IW, los “extremos” se deben interpretar como posiciones medias correspondientes a lo que serían los extremos reales, el término "conectado con” se debe interpretar como “contiguo a” en este contexto.

Las dimensiones del cuerpo de tarjeta CB pueden ser aproximadamente 54 mm x 86 mm. La dimensión externa del arrollamiento externo OW de la antena de refuerzo BA puede ser de aproximadamente 80 x 50 mm. El alambre para formar la antena de refuerzo BA puede tener un diámetro (d) de aproximadamente 100 mm (incluyendo, sin limitar a 80 mGP , 112 mh?, 125 m?h).

El arrollamiento interno IW puede estar dispuesto dentro del arrollamiento externo OW, como se ilustra en una superficie determinada del cuerpo de tarjeta CB (o una capa del substrato de incrustación de múltiples capas). En forma alternativa, estos dos arrollamientos de la antena de refuerzo BA pueden estar dispuestos en las superficies opuestas del cuerpo de tarjeta CB, secuencia alineados entre sí (en cuyo caso, pueden ser arrollamientos “superior” o “inferior”, mejor que arrollamientos “interno” y “externo”). Los dos arrollamientos de la antena de refuerzo BA pueden estar acoplados en cercana proximidad, para que los voltajes inducidos en ellos tengan una fase opuesta entre sí. La bobina acopladora CC puede estar en la misma superficie del cuerpo CB de tarjeta que los arrollamientos interno y externo.

Los arrollamientos del arrollamiento externo OW y de arrollamiento interno IW de la antena de refuerzo BA pueden tener una contracción de 0.2 mm (200 mhh), lo que resulta en un espacio de aproximadamente un diámetro de alambre entre las vueltas adyacentes del arrollamiento externo OW o el arrollamiento interno IW. La contracción de las vueltas de la bobina acopladora CC puede ser esencialmente la misma o menos que (dicho de otra forma, no mayor que) la contracción de vueltas de por lo menos uno del arrollamiento externo OW y del arrollamiento interno IW, -por ejemplo 0.15 mm (150 mhh), lo que resulta en un espacio más pequeño que un diámetro de alambre entre las vueltas adyacentes de la bobina acopladora (CC). El alambre de cobre auto-adherible se puede usar para la antena de refuerzo BBA. La contracción de ambos, los arrollamientos interno/externo IW/OW y la bobina acopladora CC pueden ser de aproximadamente 2x (el doble) del diámetro del alambre (o el ancho de las trazas o rastros conductores), lo que resulta en un espacio entre las vueltas adyacentes de las espirales dentro del orden de un diámetro de alambre (o el ancho de la traza). Las contracciones del arrollamiento externo OW y del arrollamiento interno IW pueden ser esencialmente las mismas entre si o pueden ser diferentes entre sí.

Se pueden adaptar más vueltas de alambre para la bobina acopladora CC en un área determinada, por ejemplo, al tender dos “series” de alambre, una encima de otra (con una película aislante entre ellas, en caso de ser necesario) en una zanja de ablación con láser que define el área para las vuelta de la bobina acopladora CC.

Un substrato o cuerpo de tarjeta CB con la antena de refuerzo BA formada en el mismo se puede preparar por un primer fabricante y constituir un producto integrado (que sin el módulo de antena AM, se puede referir como “un componente portador de datos”). Después, un segundo fabricante puede fresar (o formar de otra manera) un rebajo en el cuerpo de tarjeta CBG, en el interior de la bobina acopladora CC (consultar Figura 1 ) e instalar el módulo de antena AM (con su antena de módulo MA) en el rebajo. (Por supuesto, el componente portador de datos puede ser provisto por el primer fabricante, con el rebajo ya formado).

Ahora se hace mayor referencia a los dibujos y descripciones en las siguientes solicitudes relacionadas con las tarjeta inteligentes DIF (interfaz doble - con contacto y sin contacto), incorporadas aquí como referencia en su totalidad. 13/730,811 el 12/28/2012 o número de blicación 2012/0074233 Figura 1A - Antena de tarjeta CA en el cuerpo de tarjeta CB, lectores de contacto y sin contacto.

Figura 1 B - Antena de tarjeta CA en el cuerpo de tarjeta CB, ferrita en el cuerpo de tarjeta CB.

Figura 1 D - Elemento de ferrita FE en AM entre la antena de módulo MA y los cojinetes de contacto CP.

Figuras 3A, 4A - Antena de refuerzo BA cuasi-dipolo, sin bobina acopladora CC.

Figura 4I, J - Ferrita en cuerpo de tarjeta CB Figura 6A - MPS adherible de teléfono móvil con ferrita.

Figura 6B - Elemento 670 de ferrita de protección, adhesivo en ambos lados.

Figura 8 - (13/730,81 1 ) antena de tarjeta CA principalmente en la mitad superior del cuerpo de tarjeta CB. 13/600, 140, presentada el 8/30/2012 Figura 2A - antena de refuerzo BA, sin bobina acopladora CC.

Figura 3 - antena de refuerzo BA con bobina acopladora CC.

Figuras 3A-3D - varias configuraciones para la bobina acopladora CC.

Figura 4 - BA con CC, módulo de antena AM con antena de módulo MA.

Figura 5H - antena de refuerzo con extensión.

Figura 51-K - dos antenas de refuerzo Figuras 6A-C - BA dispuesto en la mitad superior del cuerpo de tarjeta CB.

Construcción de Tarjeta Metalizada Algunas tarjeta inteligentes, que incluyen las tarjeta inteligentes de interfaz doble (DI), tienen una capa superior de metal (o metalizada) o “placa frontal”, esencialmente del tamaño del cuerpo de tarjeta. El contar con una capa de metal es téenicamente poco apropiado ya que puede reducir mucho el acoplamiento entre la tarjeta y el lector externo sin contacto. Sin embargo, la característica puede ser importante por razones estéticas.

La Figura 2 es una vista en sección transversal, en diagrama, simplificada, generalizada, la cual ilustra algunas capas ejemplificativas de la tarjeta inteligente de “metal” (metalizada). Las capas están numeradas solamente con el propósito de indicar una secuencia particular. Las capas pueden ser reordenadas. Algunas capas se pueden omitir. Algunas capas se pueden aplicar en tarjeta inteligentes de no metal o en tarjeta inteligentes metalizadas. Algunas de las capas pueden comprender más de una capa. Algunas capas se pueden combinar con otras capas.

Capa 1 hoja impresa, anti-ralladuras incrustada, etc.

Capa 2 capa de metal separada u hoja metalizada.

Capa 3 antena de refuerzo BA con bobina acopladora CC Capa 4 cuerpo de tarjeta CB Capa 5 marco de compensación (lado trasero del cuerpo de tarjeta) en metalizado o no metalizado.

Capa 6 hoja impresa, anti-ralladura incrustada por debajo, cinta magnetica, etc.

Un módulo de chip (CM) se muestra dispuesto en una ventana “W” (abertura) extendida dentro de la tarjeta inteligente, desde la superficie frontal (superior, según se observe) desde la misma a través de la hoja metalizada (Capa 2) y dentro del cuerpo de tarjeta (Capa 4). El módulo de chip (CM) tiene cojinetes de contacto (CP) en su superficie frontal para realizar una interfaz con el lector externo de contacto. El módulo de chip puede ser un módulo de antena (AM) de interfaz doble (DI) que tiene una antena de módulo (MA) para realizar una interfaz, a través de la antena de refuerzo (BA) con la bobina acopladora (CC); con un lector externo sin contacto. El módulo de antena (AM) puede ajustarse dentro del área interna de la bobina acopladora (CC). Comparar la Figura 1.

La Figura 2A muestra una pila ejemplificativa (secuencia de capas) para una tarjeta inteligente 200 metalizadas, que tiene las siguientes capas, estructuras y componentes. Las dimensiones ejemplificativas pueden ser descritas. Todas las dimensiones son aproximadas. El espesor de refiere a la dimensión vertical en la Figura.

Una capa 202 superior puede ser una capa 202 de metal (o metalizada), tal como de acero inoxidable de 250 pm de espesor y puede ser llamada como “placa frontal”. Comparar la “Capa 1". Esta capa 202 superior puede ser tan grande como la tarjeta inteligente total, tal como de aproximadamente 50 mm x 80 mm.

Una capa 203 de adhesivo, tal como de 40 pm de espesor de poliuretano.

Una capa 204 de material de ferrita, tal como una hoja de 60 mhh de espesor de ferrita suave (flexible).

Una capa 205 de adhesivo, tal como 40 pm de espesor de poliuretano.

Una capa 208 de material plástico, tal como PVC de 50-100 pm de espesor, que puede funcionar como un separador (separa las capas y los componentes debajo de las mismas).

Una capa 210 de material plástico, tal como PVC de 150-200 pm de espesor, que puede funcionar como un cuerpo de tarjeta (CB). Comparar "Capa 4”.

El alambre 212, tal como un alambre de 112 pm de diámetro, lo que forma la antena de refuerzo (BA) con la bobina acopladora (CC). Comparar la Figura 1. Solamente se muestra una sección transversal del alambre, por razones de claridad.

Una capa 214 de material plástico, tal como PVC de 150 pm de espesor, que puede incluir una cinta magnética, impresa, etc.

Una capa 216 de material plástico, tal como PVC de 50 pm de espesor, que puede funcionar como una incrustación.

El espesor general de la tarjeta inteligente 200(capas 202, 203, 204, 208, 210, 214, 216), puede ser de aproximadamente 810 pm (0.81 mm).

Una abertura 220 de ventana (“W”) puede extenderse dentro de la tarjeta inteligente desde la placa frontal 202 a través de las capas intermedias, dentro de la capa 210 del cuerpo de tarjeta. Un módulo de antena (AM) de interfaz doble (DI), con la antena de módulo (MA) puede estar dispuesto en la abertura 220 de ventana. Comparar la Figura 1. La abertura 220 de ventana se puede extender por completo a traves de la capa 210, en cuyo caso, el módulo de antena (AM) quedará soportado por a capa 214 subyacente.

La bobina acopladora (CC) de la antena de refuerzo (BA) puede rodear la abertura 220 de ventana para quedar acoplada cerca con la antena del módulo (MA) del módulo de antena (AM). Comparar la Figura 1. En forma alternativa, la bobina acopladora (CC) puede estar dispuesta en el cuerpo de tarjeta (CB) para quedar debajo de la antena de módulo (MA) del módulo de antena (AM).

El módulo de antena (AM) puede medir aproximadamente 12 x 13 mm (y aproximadamente 0.6 mm de espesor). La abertura de ventana (“W”) en la placa frontal 202 puede tener aproximadamente el mismo tamaño que el módulo de antena (AM) - es decir, aproximadamente 12 x 13 mm. En esta configuración de “línea de base”, la distancia de activación de chip puede ser de aproximadamente 15 mm. (La distancia de activación es similar a la distancia de lectura y representa una distancia máxima a la cual se puede activar el módulo de chip (para su lectura)) por un lector externo. Como un principio general, “más es mejor”, por tanto, 15 mm no es muy buenoO, 20 mm o 25 mm serán mejores. La distancia de activación de chip en la tarjeta inteligente metalizada se ve limitada por la atenuación del campo magnético asociado con la antena de refuerzo, la cual se puede atribuir a la placa frontal 202 metálica (Capa 1 ).

De conformidad con una característica de la invención, la abertura 220 de ventana en la placa frontal 202 está hecha para ser significativamente más grande que el módulo de antena (AM) para así desplazar la protección y mejorar el acoplamiento, lo cual incrementa la distancia de activación. Por ejemplo, debido a que un módulo de antena (AM) mide aproximadamente 12 x 13 mm: la abertura 220 de ventana se puede ampliar aproximadamente 1 mm en todo su alrededor, para que exista un hueco de 1 mm (GAP) alrededor del módulo de antena (AM). Esto resulta en que la abertura de ventana mide 14 x 15 mm y tiene un área 30% mayor (que es el área del hueco). El hueco (1 mm) es de aproximadamente 10% de la dimensión transversal de una abertura de ventana no ampliada (12 x 13 mm). La distancia de activación de chip resultante puede ser de aproximadamente 20 mm (un incremento del 33% sobre la línea de base de 15 mm).

La abertura 220 de ventana puede ampliarse aproximadamente 2 mm en todo su alrededor, para que exista un hueco de 1 mm (GAP) alrededor del módulo de antena (AM). Esto resulta en una abertura de ventana que mide 16 x 17 mm y tiene un área 75% más grande (que es el área del hueco). El hueco (2 mm) es aproximadamente el 20% de la dimensión transversal de la abertura de ventana no ampliada (12 x 13 mm). La distancia de activación de chip resultante puede ser de aproximadamente 22 mm (un incremento deí 50% sobre la línea de base de 15 mm).

Los resultados de proporcionar un hueco y ampliar la abertura de ventana se resumen en la siguiente Tabla 1 (todos los números son aproximaciones) Más en general, la abertura 220 de ventana puede incrementarse en tamaño (al contrario con su tamaño nominal aproximadamente igual al del módulo de antena AM) por al menos 10%, hasta por lo menos 100%, incluyendo los valores de aproximadamente 30% y 75% en los ejemplos anteriores.

El hueco (GAP) entre el módulo de antena (AM) y los bordes internos de la abertura 220 de ventana puede permitir un mejor acoplamiento entre la bobina acopladora (CC) de la antena de refuerzo (BA) y la antena de módulo (MA) del módulo de antena (AM). Se presentan las mejoras en. la distancia de activación de hasta el 50%. Los tamaños del hueco de 1 mm y 2 mm han sido descritos, los cuales representan la ampliación de la abertura de ventana por 10% y 20%, respectivamente. Más en general, el hueco puede ser de al menos 05 mm, incluyendo por lo menos 3 mm.

La capa 204 de ferrita también puede mejorar el acoplamiento al reducir la atenuación del acoplamiento por la placa frontal 202, lo que ayuda a concentrar el campo electro-magnético entre la antena de refuerzo BA y la antena de módulo MA del módulo de antena AM. Puede ser conveniente que la capa 204 de ferrita esté tan cerca como sea posible del lado inferior de la placa frontal 202. Mejor que tener una capa 204 de ferrita separada (y la capa 203 de adhesivo), las partículas o polvo de ferrita se pueden mezclar con el adhesivo y rociarse o recubrirse sobe el lado inferior de la placa frontal 202, lo cual elimina la capa 203 de adhesivo intermedia. En forma alternativa, mejor que estar en forma de una capa 204 separada, el material de ferrita puede estar en partículas (incluyendo nanopartículas) de ferrita incorporadas en una capa subyacente, tal como una capa 208 separadora o la capa 210 del cuerpo de tarjeta (en algunas configuraciones, la capa 208 separadora puede ser omitida).

La capa 208 separadora también puede mejorar el acoplamiento al reducir la atenuación del acoplamiento por la placa frontal 202, simplemente al mantener la placa frontal 202 tan lejos como sea práctico (dentro de los confines del factor de forma para las tarjeta inteligentes) desde la antena de refuerzo 212.

Además de las características de la abertura 220 de ventana ampliada en la placa frontal 202, la ferrita 204 entre la placa frontal y las capas/componentes inferiores, y la capa 208 separadora, se pueden incorporar varias características adicionales para mejorar el acoplamiento de la tarjeta inteligente y/o del módulo de antena, tal como sin limitar a: Para tarjetas metálicas Perforar la placa frontal, como se describe con más detalle con respecto a las Figuras 3A; B, C, lo que proporciona un marco de compensación debajo de la antena de refuerzo (BA). Comparar Capa 5 (Figura 2 arriba) y Figuras 4A; 4B (abajo).

Para capas de cuerpo de tarieta Colocar ferrita en ubicaciones estratégicas en el cuerpo de tarjeta (CB), como se describe en las Figuras 1 B, 4I, J de US 20120074233.

Configurar la antena de refuerzo (BA) o la antena de tarjeta (CA) como un cuasi-dipolo sin una bobina acopladora (CC) y colocar el módulo de antena AM para que la antena de módulo MA se traslape solamente en el arrollamiento interno IW de la antena de refuerzo, tal como se describe en la Figura 2C del documento US 20120038445 y en las Figuras 3A, 4A del documento US 20120074233, y en la Figura 2A de 13/600, 140.

Configurar la antena de refuerzo (BA) como un cuasi-dipolo con una bobina acopladora (CC); tal como se describe en las Figuras 3, 3A-D, 4 del 13/600, 140. Comparar Figuras 1 , 1 A (arriba).

Proporcionar la antena de refuerzo (BA) con una “extensión”, tal como se describe en la Figura 5H de 13/600,140.

Proporcionar las antena de refuerzos (BA) traslapadas, tal como se describe en las Figuras 5I, J, K de 13/600, 140.

Proporcionar las antena de refuerzos (BA) principalmente en la porción superior de la tarjeta inteligente, lo que deja una porción inferior de “incrustación” libre, tal como se describe en las Figuras 6A, B, C de 13/600/140, la Figura 8 de 13/730,811 y en la Figura 6D de 61/697,825.

Desplazar el módulo de antena (MA) desde la bobina acopladora (CC) para que no sean concéntricos, tal como se describe en las Figuras 7A; B, C de 61/737,746, presentada el 12/15/2012.

Formar y conectar los arrollamientos de la antena de refuerzo (BA) y la bobina acopladora (CC) en una manera diferente a la mostrada en la Figura 1A (arriba), tal como se describe en las Figuras 8A-C de 61/737,746, presentada el 12/15/2012.

Para el módulo de antena (AM) Colocar un elemento de ferrita entre la antena de módulo (MA) y los cojinetes de contacto (CP) del módulo de antena (AM), como se describe en las Figuras 1 D y 7C, D, E de US 20120074233.

Añadir muñones capacitivos en la antena de módulo (MA), tal como se describe en las Figuras 2A, GB de US 20120038445 y US 20120074233.

Cortar y/o perforar los cojinetes de contacto (CP) del módulo de antena (AM), tal como se describe en las Figuras 2-5 de 61/693,262.

Formar la antena de módulo (MA) como dos bobinas separadas, tal como se describe en la Figura 6A del 61/693,262.

Conectar dos arrollamientos de una antena de módulo (MA) en una configuración cuasi-dipolo, tal como se describe en la Figura 6B del 61/693,262.

Con el uso de varias combinaciones de estas características, la distancia de activación de línea de base de 15 mm se puede incrementar aproximadamente a 28 mm o más, una mejora de aproximadamente el 100% y las correspondientes mejoras en la confiabilidad de comunicación entre el módulo de chip (CM) y un lector externo sin contacto. Dentro del alcance de la invención se encuentran las características antes descritas, y se pueden incorporar dentro de una tarjeta inteligente no metalizada (sin placa frontal metálica) para mejorar significativamente las distancias de activación y de lectura.

Fabricación Un producto provisional puede comprender la ferrita 204, adherida con adhesivo 205 con la capa 208 separadora subyacente, y la capa 210 del cuerpo de tarjeta con la antena de refuerzo 212 incrustada en la misma. Este producto provisional puede ser llamado como pila prelaminada o “prelaminado” y puede tener un espesor de aproximadamente 450 mmhh.

El prelaminado se puede entregar a un segundo fabricante quien aplicará la placa frontal 202, la hoja 214 de PVC inferior y el revestimiento 216 inferior. La placa frontal 202 puede estar pre-perforada (o maqumada de otra forma) con la abertura 220. La pila resultante puede tener un espesor pre-laminado pf de aproximadamente 940 mm (0.94 mm) y después de la laminación (calor y presión) tener un espesor final de aproximadamente 890 pm (0.89 mm).

En el proceso de laminación, un tapón de material primero se inserta dentro de la abertura 220 de ventana para evitar que el material subyacente (ferrita 204, PVC 208 separador, PVC 210 de cuerpo de tarjeta, etc.) se expanda hacia arriba dentro de la abertura 220 de ventana (y provocar una ¡ndentación resultante en la superficie inferior de la tarjeta inteligente). El material para el tapón puede ser PVC o una “pastilla” de metal que se remueve de la placa frontal para formar la abertura o sus similares.

Típicamente, despues de la laminación, el tapón (cuando es de metal) se remueve. Cuando el tapón es de PVC; puede dejarse en su lugar. El rebajo para el módulo de antena puede entonces maqumarse en capas (ferrita 204, PVC 208 separador, PVC 210 del cuerpo de tarjeta) de la tarjeta inteligente, con cuidado (por supuesto) para no dañar la bobina acopladora (CC).

Perforar la placa frontal (202) La placa frontal (202) que puede ser llamada como “capa metalizada” (“ML”) puede perforarse para mejorar el acoplamiento y esto, generalmente se realiza antes de añadir la placa frontal en la pila para la laminación, tal como junto con formar la ventana (220). En otras palabras, para desplazar la protección provocada por la capa metalizada en la tarjeta inteligente, la capa metalizada puede perforarse, remover el material en ubicaciones tal como alrededor de la ventana (220) que está aproximadamente directa sobre la bobina acopladora (CC) y/o alrededor de la periferia de la capa metalizada ML; que está aproximadamente directa sobre el arrollamiento externo OW y el arrollamiento interno IW de la antena de refuerzo BA. El perforar la capa metalizada ML; tal como con ranuras y orificios, en estas ubicaciones, puede permitir que el campo electro-magnético opere mejor, tal como al facilitar la radiación de las líneas de flujo magnético. El diseño de las perforaciones puede añadir ciertas características estéticas a la tarjeta inteligente, y puede proporcionar una característica de seguridad óptica (visible).

La Figura 3A muestra que un patrón de perforaciones (o aberturas) en forma de hendiduras 322 alargadas puede formarse con grabado con láser, alrededor de la periferia de la placa frontal 302 (comparar 202). Las hendiduras 322 pueden estar alineadas sobre (o debajo) de la antena de refuerzo BA (Figura 1 ) para mejorar el acoplamiento entre la antena de refuerzo BA y la antena del lector externo sin contacto (Figura 1 ).

La Figura 3A que se puede formar un patrón de perforaciones (o aberturas) en forma de orificios 324, tal como con grabado láser alrededor de la periferia de la abertura 320 (comparar 220) en la placa frontal 302 (comparar 202, también “Capa 2”). Estas perforaciones pueden quedar alineadas sobre (o debajo) de la bobina acopladora CC (Figura 1), para mejorar el acoplamiento entre la bobina acopladora (212) y la antena de módulo MA del módulo de antena AM.

La Figura 3B muestra un patrón alternativo de perforaciones (o aberturas) 322 y 324 en una capa metalizada 302 (placa frontal). Aquí, las perforaciones 322 alrededor de la periferia de la placa frontal A están en forma de orificios, y las perforaciones 324 alrededor de la abertura 320 de ventana están en forma de hendiduras.

La Figura 3C muestra un patrón alternativo de perforaciones (o aberturas ) 324 en una capa metalizada 302 (metalizada). Aquí, las aberturas 324 son varios segmentos de arco de radio incrementado, distribuido (centrado) alrededor de la abertura 320 de ventana.

Las perforaciones (o aberturas) 322 y 324, ya sean hendiduras u orificios u otras formas pueden estar dispuestas en un patrón estéticamente placentero, y también pueden funcionar como una medida de seguridad (antirrobo). Las perforaciones (o aberturas) 322 y 324 en la placa frontal 302 pueden llenarse con un material visualmente contrastante, de preferencia, no metálico, tal como madre perla artificial (plástico).

Las dimensiones del cuerpo de tarjeta (CB) puede ser de (aproximadamente 50 mm x 80 mm).

Ancho 85.47 mm - 85.72 mm Altura 53.92 mm - 54.03 mm Espesor 0.76 mm + 0.08 mm La placa frontal 302 (o capa metalizada ML) puede medir apro9x 86 mm x 54 mm. La abertura 320 o “W”) en la placa frontal 302 puede medir aproximadamente 8 mm x 10 mm. (En la descripción de la Figura 2A; se presentan y calculan otras dimensiones ejemplificativas para el módulo de antena AM y la abertura 220 de ventana en la placa frontal 202). El área periférica del cuerpo de tarjeta CB (o capa metalizada ML) puede extenderse 5-10 mm desde el borde del cuerpo de tarjeta CB (o capa metalizada) - en otras palabras, no completamente en la periferia del cuerpo de tarjeta completo.

Como se muestra en las Figuras 3A y 3B, puede haber una pluralidad (tal como 20-60 o más) aberturas 322 dispuesta alrededor del área periférica de la placa frontal 302. Las aberturas 322 pueden reducir la cantidad de material de metal en el área periférica por aproximadamente 25%-50%, lo cual permite un mejor acoplamiento entre la antena de refuerzo BA y el lector externo sin contacto.

En forma similar, puede haber una pluralidad (tal como 10-30 o más) aberturas 324 dispuestas alrededor de la abertura 320 de ventana en la placa frontal 302. Las aberturas B pueden reducir la cantidad de material de metal en esta área por aproximadamente 25%-50%, lo cual permite un mejor acoplamiento entre la bobina acopladora CC y la antena de módulo MA del módulo AM de antena.

Modificaciones adicionales y alternativas en las capas del cuerpo de tarjeta Bucle de compensación La Figura 4A muestra que un “bucle de compensación” CL conductor puede estar dispuesto (tal como en la Capa 5, Figura 2) detrás de la antena de refuerzo (BA) (Capa 3), extendido alrededor de la periferia del cuerpo de tarjeta CB. El bucle CL de compensación puede ser un bucle abierto que tiene dos extremos libres, y un hueco (“hueco”) entre ellos. El bucle de compensación CL puede estar hecho de revestimiento de cobre, puede estar impreso en la capa de soporte, etc.

La Figura 4B muestra que el bucle de compensación CL puede comprender un material de ferrita, en cuyo caso, debido a que la ferrita no es un conductor eléctrico (al contrario del cobre) el bucle puede estar cerrado sin hueco y sin extremos libres.

El bucle de compensación puede ser llamado como “marco”. El marco de compensación en el lado inverso de la antena de refuerzo BA (Figura 1 ) puede ayudar en la estabilización de la frecuencia resonante.

El bucle de compensación CL se puede usar además de la antena de refuerzo BA. La antena de refuerzo BA se puede incrustar en un lado del substrato de incrustación mientras el marco de compensación puede ser impreso con chorro de tinta o acoplarse con adhesivo en el lado opuesto del substrato de incrustación. El bucle de compensación CL puede estar montado con el uso de un proceso de sustracción (grabado lejos del material) o aditivo (depositar material).

Ferrita Las capas de ferrita se pueden laminar juntas, y en combinación con un bucle de compensación CL de cobre en el lado inverso de la antena de refuerzo BA, lo cual puede estabilizar la frecuencia resonante de la antena de refuerzo BA. La traza se puede romper (tener un hueco) en algunas posiciones.

La laminación y la temperatura se pueden usar para sinterizar las partículas de ferrita juntas para estar en una trayectoria continua. El laminar las partículas de ferrita bajo temperatura y a muy alta presión para producir una película delgada del material de tarjeta como PC PVC PETG para producir una incrustación de ferrita con la antena. La incrustación puede consistir de varias capas de ferrita. La temperatura y la presión aplicadas pueden provocar que las partículas se sintericen y formen una capa aislante de ferrita.

El depositar las nanopartículas de ferrita o el polvo de ferrita sobre el substrato de incrustación para flexionar las líneas de flujo magnético y para compensar el efecto de protección provocado por la metalización de las capas impresas en un cuerpo de tarjeta inteligente o en cualquier capa de metal en cercana proximidad a una antena RFID en el cuerpo de tarjeta y el formar una incrustación pre-laminada con la antena de refuerzo o transpondedor con una o varias capas subyacentes de ferrita, que han sido laminadas juntas con los componentes RFID para formar una capa de incrustación compuesta.

Las nanopartículas de ferrita o polvo se pueden aplicar en una capa de substrato por medio de un rocío seco o húmedo. En el caso de rociado en húmedo, la ferrita queda suspendida en una dispersión de fase líquida que se prepara a través de tratamientos de ultrasonido en las partículas en un solvente o en un líquido acuoso/surfactante (agente tensioactivo). Las partículas también pueden tener una envoltura estérica para dar soporte a la suspensión de las partículas en el líquido. El tamaño promedio de partícula de cristal de las esferas de ferrita se puede determinar por filtración y por el grado de sonicación con el tiempo. (La sonicación (tratamiento de ultrasonido) es el acto de aplicar sonido, usualmente energía de ultrasonido en las partículas agitadas en una muestra).

La sinterización de las partículas de ferrita de nano-tamaño ocurre durante la laminación en caliente de las capas sintéticas que forman la incrustación. El proceso de laminación incluye el calentamiento y enfriamiento bajo alta presión. Varias capas de substratos u hojas recubiertos de ferrita se pueden usar para mejorar las propiedades ferromagnéticas. A diferencia de los gránulos en masa de ferrita, las nanopartículas tienen una menor temperatura de sinterización, lo que iguala la temperatura de transición del vidrio del substrato sintético. Se podría requerir un tratamiento de calor adicional después de la laminación.

Características adicionales incorDoradas dentro del cuerpo de tarjeta Como se menciona antes, se pueden incorporar varias características adicionales en varias combinaciones dentro del cuerpo de una tarjeta inteligente (ya sea una variedad metálica o no metálica (típica) para mejorar el acoplamiento electro-magnético de la antena de módulo, a través de la antena de refuerzo, con un lector externo sin contacto, lo cual incrementa las distancias de activación y lectura a un nivel “aceptable”. Estas mejoras pueden servir para desplazar los efectos negativos creados por otros componentes de la tarjeta inteligente, tal como la placa frontal (202, 302) de metal, antes descrita, o los cojinetes de contacto (CP) de metal en el módulo de antena (AM), lo cual también se puede modificar para mejorar el acoplamiento descrito más adelante con detalle. Algunas de las características relacionadas con la tarjeta pueden incluir: Colocar ferrita en ubicaciones estratégicas en el cuerpo de tarjeta (CB), tal como se describe en las Figuras 1 B, 4I, J de US 20120074233; y varias configuraciones para la antena de refuerzo (BA), variaciones que han sido mencionadas con anterioridad.

Grabado con láser y modificaciones en el módulo de antena Se debe mencionar, aunque brevemente, el uso de un grabado láser en lugar del grabado químico para remover material, tal como metal de las capas, tal como al formar la antena de módulo MA del módulo de antena AM. Una descripción más completa de este proceso se puede encontrar en 61/589,434, presentada el 1/23/2012; el 61/619,951 , presentada el 4/4/2012 y el 61/693,262, presentada el 8/25/2012.

Las antenas grabadas químicamente con 10 a 12 vueltas dentro de las dimensiones de confinamiento de un módulo de tarjeta con chip de la norma ISO se describe en la Solicitud de Patente No. US 2010/0176205. Tal módulo de antena con una interfaz de contacto y sin contacto se implanta en el cuerpo de tarjeta para el acoplamiento inductivo con una antena de refuerzo para comunicarse con un lector en un modo sin contacto.

Debido a las restricciones en el tamaño del módulo de la tarjeta inteligente (por ejemplo, 13 mm x 11.8 mm), el número de vueltas que forma la antena está limitado al espacio que rodea la posición central de la matriz de silicio, la cual está acoplada y unida al substrato del módulo. Este substrato por lo general, está hecho de cristal epoxi con una capa de metalización de contacto en el lado confrontado hacia arriba y una capa de metalización de unión en el lado confrontado hacia abajo del módulo. La antena grabada químicamente usualmente se forma en el lado confrontado hacia abajo.

Otra limitación al crear una antena inductiva a través del grabado químico es la contracción mínima (o separación) entre los carriles, lo cual se puede alcanzar con el uso de un proceso litográfico. La contracción óptima (o separación) entre los carriles (adyacentes) de una antena grabada en una super cinta de 35 mm es de aproximadamente 100 mhh. (Como se usa aquí, el término “contracción” se refiere a la separación entre los carriles conductores adyacentes, mejor que su significado convencional que es la dimensión centro-a-centro entre las líneas centrales de los carriles o el número de carriles por unidad de longitud).

Una estructura de antena, tal como una antena de módulo se puede formar por el grabado láser de un laminado revestido con cobre, que forma una parte integral del módulo con chip de la tarjeta inteligente RFID. El uso del grabado láser puede resolver el factor limitante de contracción, lo cual se puede alcanzar con el grabado químico convencional, con el resultado de que el número der vueltas que forman la antena puede disminuirse mucho, con beneficios en su desempeño. El uso del grabado láser contra el grabado químico también puede resultar en una reducción importante en el espacio de la antena grabada con láser que tiene esencialmente las mismas características eléctricas que una antena grabada químicamente, la cual requiere una mayor área y permite la fácil colocación y adhesió9n del módulo con chip de la antena en un rebajo provisto en el cuerpo de tarjeta, con el uso de cintas adhesivas estándar.

El material a ser grabado con láser puede comprender, un laminado pre-procesado estándar (110 pm) formado de vidrio epoxi y halógeno curado libre de resina epoxi con ambos lados revestidos con una hoja de cobre (17 pm + 17 pm) se puede usar para producir los módulos de tarjeta inteligente de interfaz doble y sin contacto en hileras y columnas en una súper cinta portadora de 35 mm. La cinta portadora puede ser provista con ruedas dentadas y orificios indicadores para el transporte y perforado de orificios de las interconexiones verticales para la conexión eléctrica con las capas de metalización superior e inferior, lo cual se puede implementar antes del procesamiento láser.

La estructura de la antena en cada sitio de módulo se graba con láser (téenica de aislamiento) dentro de la capa "semilla” revestida de cobre (lado confrontado hacia abajo del pre-impregnado) que tiene un espesor de 17 pm, con el uso de un láser de UV o de nanosegundo Green o de picosegundo con una distancia entre los carriles dimensionalmente igual al ancho del rayo láser, aproximadamente 25 pm. En el lado confrontado hacia arriba, las áreas de contacto también pueden ser grabadas con láser para prepararlas para el plancheado sin electricidad del cobre y el electro-plancheado de níquel y oro. Después del grabado con láser de la capa semilla de cobre, la cinta con los sitios de antena en el lado confrontado hacia abajo también se procesa, por explosión de arena para remover las partículas de ablación láser residuales y para preparar la adhesión de placas, depositar carbón para dar soporte a la placa de orificios pasantes de las interconexiones verticales, la aplicación en seco de película o el proceso de foto-enmascarado, la deposición sin electricidad de cobre (Cu ~ 6pm) para incrementar el espesor de los carriles en ambos lados de la cinta, electro-planchear con níquel y fósforo de níquel (Ni/Nip ~ 9mhti) o níquel (Ni ~ 9 mm) y paladio/oro u oro (Pd/Au o All - 0.1 mGh/0.03 miti o 0.2 mhi) para evitar la oxidación.

Con el uso de un laminado pre-impregnado estándar con una capa semilla de cobre en ambos lados, es posible grabar con láser los cojinetes de contacto en el lado confrontado hacia arriba y una estructura de antena en el lado confrontado hacia abajo, antes de que la cinta sea electro-plancheada con cobre y electro-plancheada con níquel y oro. Las ventajas principales de esta téenica son la reducción en el tamaño de contracción característica (separación) entre los carriles y el incremento consecuente en el número permisible de vueltas dentro del área de confinamiento del módulo de chip de la tarjeta inteligente estándar.

Modificar los cojinetes de contacto (CP) El documento 61/693,262, presentada el 8/25/2012 describe varias formas (referidas en las Figuras 2A-D, 3A-B, 4A-D, 5A-B del mismo) para modificar los cojinetes de contacto (CP) de un módulo de antena (AM) de interfaz doble (DI) para remover la atenuación del acoplamiento electromagnético que se puede provocar por los cojinetes de contacto (CP) metálicos. En un ejemplo aquí mostrado (Figura 3A), por lo menos algunos de los cojinetes de contacto (CP) pueden estar perforados, tal como con orificios o hendiduras para reducir lo que se llama como “cobertura” de la bobina acopladora CC, para alcanzar un efecto positivo (incremento) en la distancia de lectura. Las perforaciones en los cojinetes de contacto (CP) sirven con un propósito similar como las aberturas 324 en la placa frontal 302. Se pueden implementar ambas características (cojinetes de contacto perforados, placa frontal perforada).

Como se usa aquí, el término “área de cobertura “ (o “cobertura") se refiere a la cantidad que los cojinetes de contacto (CP), que se encuentran en un lado opuesto de la cinta del módulo desde la antena de módulo (MA), se traslapan en la antena del módulo (MA). El área de cobertura puede ser de entre 0% (sin traslape, tal como cuando la MA está situada por completo fuera del perímetro de los CP), y casi el 100% (un traslape esencialmente total, tal como cuando el módulo MA queda situado por completo dentro del perímetro de los cojinetes de contacto (CP), pero los huecos entre los cojinetes reducen a un poco de menos que el 100%). Relacionado con esto, el término “exposición a la bobina” se refiere a la cantidad a la que queda expuesta la antena del módulo (A) que está situada dentro del área de los cojinetes de contacto (CP), tal como a través de los huecos entre los cojinetes de contacto. La exposición de bobina puede ser de entre casi el 0% (la única exposición es a través de los huecos entre los cojinetes), al 100% (tal como cuando la antena de módulo MA queda situada por completo fuera del perímetro de los cojinetes de contacto).

La Figura 5 (comparable con la Figura 1A de 61/693,262) ilustra un esquema típico para los cojinetes de contacto (CP) en la cara confrontada hacia arriba de la cinta del módulo (MT). Los cojinetes de contacto (CP) pueden comprender una capa de material conductor, tal como el cobre (típicamente con otras capas conductoras para la protección) que están grabadas, ya sea químicamente o con un láser (ablación) para exhibir el patrón deseado de cojinetes. Las dimensiones generales del módulo de antena (AM) pueden ser de aproximadamente 15 mm x 15 mm. Las dimensiones generales del cuerpo de tarjeta (CB) pueden ser de aproximadamente 50 mm x 80 mm. Las dimensiones generales y el patrón de los cojinetes de contacto (CP) se pueden especificar por ISO 7816. Por ejemplo, los cojinetes de contacto (CP) del patrón pueden ocupar un área que mide aproximadamente 10 mm por 13 mm en la cara confrontada hacia arriba de la cinta del módulo (MT) y puede tener un espesor de aproximadamente 30 mm. La Figura 5 muestra siete cojinetes de contacto (CP); expuestos a través de una abertura en la cinta del módulo (MT).

En la Figura 5, la antena del módulo (MA) dispuesta en un lado opuesto de la cinta del módulo MT desde los cojinetes de contacto (CP) se muestra con líneas punteadas. En este ejemplo, el área de cobertura es « esencialmente el 100% (la antena de módulo MA queda cubierta por completo por los cojinetes de contacto (CP); excepto por los pequeños huecos entre los cojinetes), y la exposición de bobina es esencialmente 0% (solamente existe una mínima exposición de bobina en los pequeños huecos entre los cojinetes adyacentes). Por lo tanto, los cojinetes de contacto CP pueden proteger (atenuar) las señales entre la antena de refuerzo BA (o antena de tarjeta CA) y la antena del módulo (MA) en el módulo de antena (AM).

El documento US 8, 100,337 (2012, SPS) describe un módulo electrónico (11 ) con la interfaz de doble comunicación, en particular, para una tarjeta de chip, el módulo comprende, en primer lugar un substrato (27) provisto con un bloque (17) de terminal de contacto eléctrico que permite funcionar por el contacto con los contactos del lector, y en segundo lugar, comprende una antena que comprende por lo menos una vuelta (13) y cuyas terminales están conectadas con las terminales de un chip microelectrónico situado en una cara del módulo (11). Este módulo (11 ) se caracteriza en que las vueltas (13) de la antena quedan situadas esencialmente fuera del área cubierta por los contactos eléctricos (17), para que los contactos eléctricos del bloque terminal no constituyan la protección electro-magnética para las señales propuestas para la antena.

Esto aplica en particular, a la producción de tarjetas de chip con interfaz de doble comunicación con el contacto y sin el contacto.

Reivindicación 1. Un módulo electrónico con doble interfaz de comunicación, para una tarjeta de chip, el módulo comprende: un substrato que incluye un bloque de terminal de contacto eléctrico que permite funcionar por el contacto con los contactos de un lector; y una antena que incluye por lo menos una vuelta sobre una superficie del módulo electrónico y cuyas terminales están conectadas con las terminales de un chip micro-electrónico situado en una cara del módulo; en donde por lo menos una vuelta de la antena está situada sobre una primer área de la superficie del módulo electrónico esencialmente fuera de una segunda área cubierta por los contactos eléctricos, el módulo tiene una pluralidad de protuberancias situadas fuera del área de los contactos eléctricos del bloque de terminal, en una cara del substrato opuesta a lo que lleva la vuelta de la antena.

Como se puede observar, el documento US 8, 100,337 y con el uso de un lenguaje más consistente con las solicitudes presente y co-pendiente del solicitante, cuando el módulo de antena (AM) está en comunicación en un modo sin contacto con el lector externo, los cojinetes de contacto (CP) pueden provocar la “protección” (o atenuación) de la señal, lo cual limita la distancia de lectura. Aunque tiene una distancia de lectura limitada, tal como de unos cuantos centímetros, por razones de seguridad puede ser conveniente que tal protección pueda limitar la distancia de lectura a una pequeña cantidad, tal como 3 cm. Con más ventaja, puede ser conveniente una distancia de lectura de 5 cm, lo que proporciona la seguridad apropiada y la comunicación mejorada entre el lector externo y el módulo de antena (AM), que incluye una tarjeta inteligente (SC) que incorpora el módulo de antena (AM).

El documento US 6,778,384 (2002, Toppan) muestra ejemplos de módulos de antena que tienen una antena de módulo (8) y cojinetes de contacto (7), en donde: el área de cobertura es esencialmente 100%; la exposición de bobina es esencialmente 0%.

El documento US 8, 100,337 (2012, ESPESOR) muestra ejemplos de módulos de antena que tienen una antena de módulo (13) y cojinetes de contacto (17), en donde: el área de cobertura es esencialmente 0%; la exposición de la bobina es esencialmente 100%.

El documento US 8,100,337 describe que pueden surgir problemas cuando la antena está situada por completo fuera del área de los contactos, y se propone la siguiente solución: Debido a que las vueltas 13 de la antena están situadas fuera del área de los contactos 17, no hay acción de presión directa en el área situada sobre las vueltas 13 de la antena y en consecuencia, existe el riesgo potencial de flexión del substrato 27 o por lo menos de una unión de calidad mejorada entre las vueltas 13 y el adhesivo 31 , que pueden alterar la confiabilidad de la unión y la longevidad de la tarjeta. Para remediar este riesgo, la invención proporciona en una variante más ventajosa, una pluralidad de protuberancias 33 situadas en el mismo lado que los contactos 17 eléctricos pero en el área que sobresalen las vueltas 13 de la antena (columna 5, líneas 7-18).

Solución al problema de protección Las téenicas descritas en cada una de las siguientes modalidades (ejemplos) se pueden mezclar con otras, según sea apropiado, para concluir en un solución efectiva. El objetivo general es incrementar la distancia de lectura, que puede (o puede no) resultar de disminuir el “área de cobertura” e incrementar la “exposición de la bobina”.

La Figura 6 (comparable con la Figura 2A de 61/693,262) ilustra u juego de cojinetes de contacto CP, en donde los bordes externos de por lo menos algunos de los cojinetes de contacto CP están extendidos más allá de su perímetro original (bordes externos, mostrado en líneas punteadas). La cobertura de bobina en este ejemplo se puede caracterizar como habiendo incrementado, tal como desde un 100% inicial a más del 100%, tal como 110%. La exposición de bobina en este ejemplo permanece esencialmente al 0%. Se cree que al extender los bordes pueden tener un efecto adverso en la distancia de lectura (reducida).

El extender los bordes para incrementar el área del cojinete individual puede ser útil cuando se usan los cojinetes como interconexiones para los elementos, tales como la antena del módulo MA en el lado inferior de la cinta del módulo MT, los elementos capacitivos y sus similares.

Se debe considerar, por ejemplo, el siguiente esquema del cojinete de contacto mostrado en la Figura 5A. Se debe hacer notar que los contactos C4 y C8 se pueden conectar con dos extremos (LA, LB) de la antena del módulo MA.

La Figura 6B (comparable con la Figura 2B de 61/693,262) ilustra un juego de cojinetes de contacto CP, en donde los bordes externos de por lo menos algunos de los cojinetes de contacto CP se cortan para estar dentro de su perímetro original (bordes externos, mostrados en líneas punteadas). La cobertura de bobina en este ejemplo, se disminuye, tal como desde un 100% inicial a un 90%. La exposición de la bobina en este ejemplo, se incrementa, tal como inicialmente de esencialmente 0% al 5%. Se cree que al cortar los bordes puede tener un ligero efecto positivo (incremento) en la distancia de lectura.

La Figura 6C (comparable con la Figura 2C de 61/693,262) ilustra un juego de cojinetes de contacto CP en donde se cortan los bordes internos de por lo menos algunos adyacentes de los cojinetes de contacto CP, para así obtener el efecto de incrementar el hueco entre los seleccionados de los cojinetes de contacto. La cobertura de bobina en este ejemplo se disminuye, tal como desde un 100% inicial al 90%. La exposición de bobina en este ejemplo se incrementa, tal como inicialmente desde esencialmente 0% al 5%. Se cree que al incrementar el hueco puede tener un efecto positivo (incremento) en la distancia de lectura. * hueco original = ~ 150 mm * hueco modificado = ~ 300 pm.

La Figura 6D (comparable con la Figura 2D de 61/693,262) ilustra una alternativa de la Figura 6C, en donde mejor que incrementar el hueco completo entre los cojinetes de contacto adyacentes, sus bordes internos se modifican en una forma irregular. La cobertura de bobina en este ejemplo, se disminuye, tal como desde un 100% inicial al 95%. La exposición de bobina en este ejemplo, se incrementa, tal como desde inicialmente 0% al 3%. Se cree que al incrementar el hueco puede tener un ligero efecto positivo (incremento) en la distancia de lectura.

En los ejemplos precedentes establecidos en las Figuras 6A, B, C, D anteriores, algunos bordes externos o internos de algunos de los cojinetes de contacto se desplazan desde su “posición original”. Comparar la Figura 5 como un ejemplo de la “posición original”.

En los siguientes ejemplos, los bordes de los cojinetes de contacto por lo general, permanecen intactos, en su posición original, lo cual mantiene esencialmente el diseño central.

La Figura 7A, (comparable con la Figura 3A de 61/693,262) muestra un ejemplo de perforar, tal como con orificios o hendiduras, por lo menos algunos de los cojinetes de contacto. La cobertura de bobina en este ejemplo, se disminuye, tal como de un 100% inicial al 90%. La exposición de la bobina en este ejemplo, se incrementa, tal como de un 0% inicial al 5%. Se cree que al perforar los cojinetes de contacto puede tener un efecto positivo (incremento) en la distancia de lectura.

En la Figura 7A; se muestra una disposición regular de una pluralidad de perforaciones circulares (u orificios) dispuestos en una configuración de hileras y columnas en uno de los cojinetes de contacto. Las perforaciones pueden estar dispuestas en forma irregular, apiladas, casi aleatoria y sus similares. Las perforaciones circulares pueden tener un diámetro ejemplificativo de 35 mm, y pueden estar dispuestas a una contracción ejemplificativa de 70 miti o 140 mhti, o 40 mhh (hileras desplazadas de orificios de 35 mhh). Algunas de las perforaciones pueden ser hendiduras u orificios alargados, como se muestran en otros cojinetes de contacto. Los orificios tienen otras formas, tal como rectangular, irregular, alargada, etc., y se pueden formar en algunos de los cojinetes de contacto.

La Figura 7B (comparable con la Figura 3B de 61/692,262) muestra un ejemplo de áreas seleccionadas adelgazadas de por lo menos algunos de los cojinetes de contacto. La cobertura de bobina en este ejemplo se disminuye “efectivamente”, tal como desde un 100% inicial al 90%. La exposición de bobina en este ejemplo se incrementa “efectivamente”, tal como desde esencialmente 0% a 2”. Se cree que el adelgazamiento de los cojinetes de contacto puede tener un efecto positivo (incremento) en la distancia de lectura.

En la Figura 7B, la antena del módulo MA se muestra como siendo grabado, con líneas conductoras (carriles) mejor que una antena del módulo MA de alambre enrollado, mostrado en la Figura 1.

La Figura 8A (comparable con la Figura 4A de 61/693,262) muestra una antena de módulo MA y un chip CM dispuesto en el lado inferior de una cinta de módulo MT. En este ejemplo, la antena de módulo MA es una bobina enrollada de alambre, que tiene dos extremos a,b unidos con sus respectivos cojinetes BP de unión.

La Figura 8B (comparable con la Figura 4B de 61/693,262) muestra el lado confrontado hacia arriba de la cinta de módulo MT mostrada en la Figura 8A. Aquí, el patrón de orificios o perforaciones se forma en los cojinetes de contacto CP (comparar la Figura 3A). El patrón de perforaciones está dispuesto en círculos concentricos. Este patrón quedará visible al usuario (de la tarjeta inteligente SC). La cobertura de bobina en este ejemplo se disminuye “efectivamente” tal como desde un 100% inicial al 95%. La exposición de bobina en este ejemplo, se incrementa “efectivamente” tal como desde esencialmente 0% al 2%. Se cree que el perforar los cojinetes de contacto en esta forma puede tener un efecto positivo (incremento) en la distancia de lectura.

La Figura 9A (comparable con la Figura 5A de 61/693, 262) muestra otro ejemplo de perforar los cojinetes de contacto CP. En este ejemplo, las perforaciones quedan visibles, y están dispuestas en el patrón de un logotipo, tal como el logotipo de Chase Bank.

La Figura 9B (comparable con la Figura 5B de 61/693,262) muestra otro ejemplo de perforar los cojinetes de contacto CP. En este ejemplo, las perforaciones quedan visibles, y están dispuestas en el patrón de un logotipo, tal como el logotipo de Deutsche Bank.

Los patrones de perforaciones en los cojinetes de contacto pueden ser visibles para el usuario y en tarjetas metalizadas se pueden formar para ser similares o complementar (tal como versiones más pequeñas o continuaciones de, su similar) de las perforaciones 324 que rodean la abertura 320 de ventana en la placa frontal 302.

En los ejemplos aquí descritos, los cojinetes de contacto CP de un módulo de antena AM han sido modificados con el objetivo de incrementar la distancia de lectura (al reducir la atenuación en el acoplamiento entre la antena del módulo MA y la antena de refuerzo BA, la cual se puede atribuir a los cojinetes de contacto CP). En algunos casos, la cobertura de bobina (o cobertura de bobina efectiva) se disminuye, y la exposición de bobina (o exposición de bobina efectiva) se incrementa. En algunos ejemplos, los cojinetes de contacto, incluyendo los bordes interno y externo de los mismos, mantienen su posición original. En algunos ejemplos, se mantiene el diseño central de los cojinetes de contacto. Los huecos más grandes entre los cojinetes de contacto y las perforaciones en los cojinetes de contacto CP resultan en una mayor exposición de bobina, lo cual mejora la distancia de lectura.

Otros aspectos del módulo de antena AM La Figura 10A (comparable con la Figura 6A de 61/693,262) ilustra el lado inferior de una cinta de módulo MT para un módulo de antena AM. Se muestra una estructura de antena AS para una antena de módulo MA, la cual comprende dos segmentos MA1 y MA2 de antena de módulo. Se muestran dos segmentos MA1 y MA2 de antena de módulo. Estos dos segmentos MA1 , MA2 de antena de módulo pueden estar dispuestos concentricos entre sí, como estructuras interna y externa de antena. Ambos segmentos de antena de módulo MA1 , MA2 pueden ser bobinas enrolladas, o carriles con patrón, o pueden ser una bobina enrollada y el otro del patrón de carriles. Los dos segmentos MA1 , MA2 de antena de módulo pueden estar interconectados entre sí en cualquier forma apropiada para alcanzar un resultado efectivo. Por ejemplo, los dos segmentos MA1 , MA2 de antena de módulo pueden conectarse en cualquier forma apropiada entre sí.

La Figura 10B (comparable con la Figura 5A de 61/693,262) ilustra una estructura AS de antena ejemplificativa que se puede usar con el módulo de antena AM, que tiene dos segmentos (comparar MA1 , MA2) que están interconectados entre sí la estructura de antena comprende: Un segmento externo OS que tiene un extremo 7 externo y un extremo 8 interno.

Un segmento interno IS que tiene un extremo 9 externo y un extremo 10 interno.

Un extremo 7 externo del segmento externo OS está conectado con el extremo 10 interno del segmento interno IS.

Un extremo 8 interno del segmento externo OS y el extremo 9 externo del segmento interno IS se dejan sin conectar.

Esto forma lo que puede ser referido como una estructura de antena AS “cuasi-dipolo”. Comparar la Figura 1A.

Tal configuración se muestra en 13/205,600, presentada el 8/8/2011 (Pub. 2012/0038445, 2/16/2012) para usarse como una antena de refuerzo BA en el cuerpo de tarjeta CB de una tarjeta inteligente SC.

Tal configuración se muestra en 13/310,718 presentada el 12/3/2011 (Pub. 2012/0074233, 3/29/2012) para usarse como una antena de refuerzo BA en el cuerpo de tarjeta CB de una tarjeta inteligente SC.

Los cojinetes de contacto CP y las estructuras de antena AS aquí descritos se pueden formar con el uso del grabado láser (téenica de aislamiento) de capas “semilla” revestidas de cobre en una cinta de módulo MT con el uso de un láser de nanosegundo o picosegundo. Una capa semilla puede tener un espesor de aproximadamente 17 mhi. Para las estructuras de antena AS; el espacio entre los carriles puede ser dimensionalmente igual al ancho del rayo láser, aproximadamente 30 mhi, los carriles en sí pueden tener un ancho de 30-50pm. Las perforaciones, tales como las antes descritas, se pueden formar por perforación de percusión láser.

Después del grabado láser de la capa de semilla de cobre para el patrón y/o para perforar los cojinetes de contacto CP o la estructura de antena AS, la cinta del módulo MT también se puede procesar como sigue: El pulido con arena para remover las partículas de ablación residuales y para preparar para la adhesión de plancheado.

Depositar carbón para dar soporte al plancheado de orificio pasante de las interconexiones verticales.

Aplicación de película seca y proceso de foto-enmascarado.

Electro-depositar cobre (Cu - 6 pm) para incrementar el espesor de la capa de semilla con patrón (para CP o AS) en ambos lados de la cinta.

Planchear sin electricidad de níquel y fósforo de níquel (Ni/Nip ~ 9 mGh) y paladio/oro (Pd/Au -0-1 mGh/0.03 m o 0.2 mhi) para evitar la oxidación.

Aunque la invención ha sido descrita con respecto a un número limitado de modalidades, no se deben considerar como limitantes del alcance de la invención, pero más bien, son ejemplos de las modalidades. Las personas experimentadas en la téenica podrán contemplar otras variaciones, modificaciones, e implementaciones posibles que también se encuentran dentro del alcance de la invención, con base en la descripción.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una tarjeta inteligente que tiene una placa frontal (202, 302) metalizada con una abertura (220, 320) de ventana para aceptar un módulo de antena (AM), y un cuerpo de tarjeta (CB) con una antena de refuerzo (BA) que incluye una bobina acopladora (CC), en donde la abertura de ventana tiene un tamaño de línea de base aproximadamente igual al tamaño del módulo de antena, caracterizada porque: la abertura de ventana es esencialmente más grande que el módulo de antena.

2. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 1 , en donde: la abertura de ventana es por lo menos 10% más grande que el módulo de antena.

3. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 1 , que tambien comprende: un hueco (GAP) entre los bordes internos de la abertura de ventana y del módulo de antena.

4. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 1 , que también comprende: una capa (204) de ferrita dispuesta entre la placa frontal y la antena de refuerzo.

5. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 1 , que también comprende: una pluralidad de perforaciones (322, 324) en la placa frontal (320) extendida alrededor de por lo menos una abertura de ventana (320) y la periferia de la placa frontal.

6. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 5, en donde: por lo menos algunas de las perforaciones reducen la cantidad del material de la placa frontal en un área que rodea la abertura de ventana o alrededor de la periferia de la placa frontal por 25-50%.

7. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 1 , que también comprende: un bucle de compensación (CL) dispuesto detrás de la antena de refuerzo (BA).

8. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 7, en donde el bucle de compensación (CL) tiene por lo menos una de las siguientes características: el bucle de compensación (CL) tiene un hueco y dos extremos libres; el bucle de compensación (CL) comprende un material conductor, tal como cobre; y el bucle de compensación (CL) comprende ferrita.

9. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 1 , que también comprende una de las siguientes características: una antena de refuerzo (BA) está configurada como un cuasi-dipolo sin la bobina acopladora (CC); una antena de refuerzo (BA) está configurada como un cuasi-dipolo con una bobina acopladora (CC); una antena de refuerzo (BA) es provista con una extensión; una antena de refuerzo (BA) comprende dos antena de refuerzos traslapadas; un antena de refuerzo (BA) es provista principalmente en una porción superior de la tarjeta inteligente; y una antena de módulo (MA) está desplazada desde la bobina acopladora.

10. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 1 , que también comprende por lo menos una de las siguientes características; un elemento de ferrita (FE) dispuesto entre la antena de módulo (MA) y los cojinetes de contacto (CP) del módulo de antena (AM); muñones capacitivos añadidos en la antena de módulo (MA); la antena de módulo (MA) comprende dos bobinas separadas; la antena de módulo (MA) comprende dos arrollamientos conectados en una configuración cuasi-dipolo.

11. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 1 , que también comprende: perforaciones en los cojinetes de contacto (CP) del módulo de antena (MA).

12. Un método para reducir al mínimo la atenuación del acoplamiento por la placa frontal (202, 302) de una tarjeta inteligente metalizada que tiene una antena de refuerzo (BA) con una bobina acopladora (CC) en su cuerpo de tarjeta (CB), que comprende uno o más de: formar una abertura (220) de ventana en la placa frontal más grande que el módulo de antena (AM); proporcionar perforaciones a través de la placa frontal; proporcionar material de ferrita entre la placa frontal y la antena de refuerzo (BA); y colocar un bucle de compensación (CL) debajo de la antena de refuerzo (BA).

13. El método de conformidad con la reivindicación 12, que también comprende: desplazar el módulo de antena (AM) con respecto a la bobina acopladora (CC).

14. El método de conformidad con la reivindicación 12, que además comprende uno o más de: disponer la antena de refuerzo (BA) como un cuasi-dipolo; proporcionar la antena de módulo (MA) con muñones capacitivos; y proporcionar ferrita en el módulo de antena (AM) entre la antena de módulo (MA) y los cojinetes de contacto (CP).

15. La tarjeta inteligente de conformidad con la reivindicación 12, que también comprende: cortar o perforar cojinetes de contacto (CP) del módulo de antena (AM).