專利名稱：用于芯片卡的增益天線結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
不同的實(shí)施例涉及一種用于芯片卡的增益(Booster)-天線結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的芯片卡例如在電子支付往來(lái)中廣泛使用，在傳統(tǒng)的芯片卡中，基于接觸實(shí)現(xiàn)了在位于芯片卡上的芯片和讀取裝置之間的通信，也就是說(shuō)通過(guò)朝向該芯片卡的外側(cè)暴露的芯片卡接觸部實(shí)現(xiàn)通信。此外，芯片卡在使用時(shí)然而必須不斷地被分離并且被插入至相應(yīng)的讀取裝置中，用戶可能感覺(jué)其為干擾。一個(gè)引入注意的擴(kuò)展方案解決了這個(gè)問(wèn)題，該擴(kuò)展方案提供了所謂的Dual Interface (雙接口)芯片卡，在該芯片卡中，除了常用的基于接觸的接口之外，芯片也還能借助于非接觸式接口通信。在芯片卡上的非接觸式接口具有芯片卡天線，該芯片卡天線包含在芯片卡中并且與芯片相連。該芯片卡天線和該芯片能夠一起布置在芯片卡模塊上，其中，這樣一種微型化形式的芯片卡天線能被稱作芯片卡模塊天線。與芯片卡天線的方式無(wú)關(guān)地，在芯片卡天線和芯片卡模塊或者是芯片之間設(shè)計(jì)有電鍍連接部。在電子支付系統(tǒng)中要求例如在芯片和讀取單元之間的功能距離直到4cm。然而滿足這個(gè)額定預(yù)定值可能證實(shí)是有問(wèn)題的，這是因?yàn)樵诤苄〉摹⒃谛酒K上可供使用的面積上也許不能布置足夠大的芯片卡模塊天線，從而在所要求的距離內(nèi)能實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。為了改進(jìn)無(wú)線通信能力，除了芯片卡模塊天線之外還能提供另一個(gè)天線、即增強(qiáng)天線或增益天線。該增益天線能布置在單獨(dú)的層上并且包含在芯片卡中。該單獨(dú)的、包括增益天線的層能夠在芯片卡制造時(shí)例如層壓在芯片卡中。當(dāng)芯片卡模塊天線沒(méi)有布置在芯片卡模塊上并且因此在大多數(shù)情況下具有足夠大的尺寸時(shí)，可以放棄使用增益天線。然而在裝配具有芯片卡模塊的完成的芯片卡本體時(shí)則必須精密地磨銑芯片卡，使得在芯片卡模塊上所提供的接觸部能通過(guò)相應(yīng)的芯片卡天線接觸部被定位。這些接觸部則能借助于膠黏劑在提供壓力的情況下被連接在一起。上述的制造過(guò)程是昂貴且投入大的。此外在芯片卡模塊和芯片卡天線之間的接觸點(diǎn)具有很弱的機(jī)械的堅(jiān)固性并且可能在彎曲過(guò)程和折疊過(guò)程中松脫，在日常生活中芯片卡會(huì)受到上述過(guò)程的影響?？紤]到這個(gè)問(wèn)題，具有芯片卡天線的芯片卡的期待的使用壽命可以是兩年。通常長(zhǎng)得多的使用壽命、例如10年是理想值，例如把這樣的芯片卡使用在國(guó)有設(shè)施中，在那里由于所使用的芯片卡的量而可能節(jié)省更換費(fèi)用或者是更新費(fèi)用。為了避免在大規(guī)格的芯片卡天線中存在的、易受機(jī)械的影響的與芯片卡模塊或者是芯片的電連接的問(wèn)題，增益天線感應(yīng)地與芯片卡模塊天線相耦合。常用的增益天線在大多數(shù)情況下延伸通過(guò)芯片卡的整個(gè)區(qū)域，在必要時(shí)也延伸通過(guò)部分區(qū)域，該部分區(qū)域例如設(shè)置用于在芯片卡中壓印的文字(壓花-區(qū)域，例如以IS0/IEC 7811-1規(guī)范定義)或者用于芯片-空腔，因此這樣的芯片卡基本上不符合IS0/IEC。此外在芯片卡中直到現(xiàn)在在增益天線的電子參數(shù)方面還沒(méi)實(shí)現(xiàn)增益天線的優(yōu)化，因此這樣的芯片卡例如不能根據(jù)EMVCo-標(biāo)準(zhǔn)-基于芯片卡技術(shù)的全球性的信用卡和銀行卡標(biāo)準(zhǔn)-被認(rèn)證。

發(fā)明內(nèi)容
在不同的實(shí)施例中提供了用于芯片卡的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，該增益天線結(jié)構(gòu)具有增益天線和與增益天線相連的額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)。在不同的實(shí)施例中，增益天線能被理解為增強(qiáng)-天線，該增強(qiáng)-天線支持和增強(qiáng)了在芯片卡或者是芯片卡模塊和讀取裝置之間的信號(hào)傳輸。另外芯片卡模塊能具有諧振電路，該諧振電路基本上能具有芯片卡模塊天線和芯片。增益天線可以是指一種感應(yīng)的結(jié)構(gòu)，例如由匝構(gòu)成的裝置，該匝例如能形成一個(gè)扁平線圈。該線圈例如能具有矩形的或者多邊形的形狀或者由這兩種形狀構(gòu)成的混合形狀，其中角能被制成倒圓狀。額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)可以是與增益天線無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)這樣一種結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)提供了相對(duì)于形成增益天線的結(jié)構(gòu)的歐姆電阻的一個(gè)額外的歐姆電阻。根據(jù)不同的實(shí)施例，增益天線結(jié)構(gòu)例如能在其電子參數(shù)方面以及也在其幾何形狀方面被這樣優(yōu)化，即因而能制造符合IS0/IEC-標(biāo)準(zhǔn)的芯片卡，此外該芯片卡還滿足EMVCo-標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，增益天線和額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)一起形成了裝置，該裝置具有大約為13.56MHz的諧振頻率。換句話說(shuō)，增益天線結(jié)構(gòu)和額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)能形成電路，該電路的諧振頻率大約為13.56MHz。這個(gè)頻率符合根據(jù)IS0/IEC18000規(guī)范確定的RFID(radio_frequency identification-無(wú)線射頻識(shí)別)運(yùn)行頻率。實(shí)際的諧振頻率可能由于被組件參數(shù)條件決定的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)的誤差而與13.56MHz之間存在誤差。在不同的實(shí)施方式中，直到大約10%的誤差能被看作是可接受的。具有增益天線和額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的裝置能額外地具有電容器。根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)能具有曲折形結(jié)構(gòu)(M aanderstruktur )。在不同的實(shí)施例中，曲折形結(jié)構(gòu)能具有圓形的結(jié)構(gòu)或鋸齒狀的或者是通過(guò)角限定的結(jié)構(gòu)。該曲折形結(jié)構(gòu)例如能具有蛇形曲線形狀，其中，蛇形曲線在方向轉(zhuǎn)換地點(diǎn)之間能具有不同長(zhǎng)度的部段。也能將曲折形結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)角制成倒圓形，或該曲折形結(jié)構(gòu)能具有之字形形狀。該曲折形結(jié)構(gòu)能總體上設(shè)計(jì)為周期性的結(jié)構(gòu)或然而也能具有周期性的帶狀導(dǎo)線部段的彼此連接?？商鎿Q地，曲折形結(jié)構(gòu)能具有不對(duì)稱的形狀。根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)也能制成為分立的組件，例如以具有與和其相連接的導(dǎo)線相比具有其它的材料的導(dǎo)線的形式。此外，能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)能設(shè)計(jì)為在增益天線結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)區(qū)域中的導(dǎo)線的逐漸變細(xì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，當(dāng)額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)與增益天線串聯(lián)時(shí)，額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)能與增益天線結(jié)構(gòu)一起具有一個(gè)至少為5 Ω、例如為10Ω的歐姆的交流電阻。在額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)相對(duì)于增益天線并聯(lián)時(shí)，額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的和增益天線結(jié)構(gòu)的交流電阻一共大約為例如500 Ω。增益天線在相對(duì)于額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)串聯(lián)和并聯(lián)時(shí)，具有不同的交流電等效電阻。在設(shè)計(jì)增益天線結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮整個(gè)結(jié)構(gòu)的歐姆的交流電阻，例如也要考慮增益天線的、額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的和例如電容器的交流電阻。與直流電阻相對(duì)地在交流電阻中在計(jì)算電阻時(shí)考慮電流或者是電壓的頻率和相位，從而交流電電阻由于如自感效應(yīng)、所謂的臨近-效應(yīng)或表皮-效應(yīng)與如額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的電子組件的直流電阻能明顯不同。額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的實(shí)際交流電阻例如能通過(guò)對(duì)其材料和/或形狀的選擇來(lái)調(diào)整。
根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)和增益天線由不同的材料制成。增益天線例如能具有如Ag，Al，Cu，Au或由它們所組成的合金的材料。同樣地，額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)能具有這樣的材料，也就是說(shuō)與為增益天線所選擇的材料無(wú)關(guān)。一般地在考慮額外的能導(dǎo)電的材料的形狀和結(jié)構(gòu)尺寸的情況下能對(duì)材料選擇進(jìn)行匹配，從而調(diào)整為所希望的電阻值。根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)和增益天線能相互串聯(lián)?？商鎿Q地根據(jù)其它的不同的實(shí)施例，額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)和增益天線相互并聯(lián)。根據(jù)不同的實(shí)施例，增益天線能具有至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域以及設(shè)計(jì)為諧振-電路。感應(yīng)耦合區(qū)域能設(shè)計(jì)用于使增益天線和其它的天線、例如和布置在芯片卡模塊上的芯片卡模塊天線耦合。借助于至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域，增益天線能感應(yīng)地與芯片卡模塊天線或者是芯片卡模塊相耦合，從而在這兩者之間不必進(jìn)行機(jī)械接觸。根據(jù)不同的實(shí)施例，增益天線結(jié)構(gòu)還能具有電容器。該電容器能與增益天線相連并且在這樣的裝置中與增益天線和額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)一起形成諧振電路。根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，電容器能設(shè)計(jì)為平板電容器。單個(gè)的電容器平板能設(shè)計(jì)在薄膜或載體的同一個(gè)側(cè)面上或不同的側(cè)面上，增益天線結(jié)構(gòu)布置在該載體上。在電容器平板之間還能布置電介質(zhì)。一般地，電容器能具有兩個(gè)以一定間距彼此隔開(kāi)布置的、互相電絕緣的導(dǎo)體支路，其中，整個(gè)結(jié)構(gòu)能具有任意的形狀。因而平板電容器例如能以卷成螺旋形狀而存在，其中，每個(gè)螺旋支路對(duì)應(yīng)于電容器電極中的一個(gè)。載體或載體層通常能具有電絕緣的材料、例如塑料或塑料薄板，和作為薄膜或薄的材料層而存在。根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，電容器能具有多個(gè)平行相鄰地(parallelnebeneinander)布置的導(dǎo)線,其中，每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)線與同一個(gè)電容器電極相連。電容器電極中的每一個(gè)電極例如能具有手指式結(jié)構(gòu)(Fingerstruktur),其中，電容器電極彼此轉(zhuǎn)動(dòng)180°并且這樣地布置，即一個(gè)電容器電極的至少一個(gè)手指形部件布置在另一個(gè)電容器電極的兩個(gè)手指形部件之間，其中，這兩個(gè)電容器電極的手指形部件互相電絕緣。根據(jù)增益天線結(jié)構(gòu)的不同的實(shí)施例，形成電容器的結(jié)構(gòu)和增益天線結(jié)構(gòu)能布置在同一個(gè)平面中。在這種情況下不需要額外的、在其中單獨(dú)布置組件之一的結(jié)構(gòu)層，而是不僅形成電容器的結(jié)構(gòu)、而且增益天線結(jié)構(gòu)都能在形成過(guò)程中設(shè)計(jì)在相同的層上、也就是說(shuō)設(shè)計(jì)在同一個(gè)平面中，也例如設(shè)計(jì)在載體的一個(gè)側(cè)面或兩個(gè)側(cè)面上，在該載體上布置有增益天線結(jié)構(gòu)。電容器也能設(shè)計(jì)為導(dǎo)線電容器和例如設(shè)計(jì)為無(wú)功阻(Blindwindung)。無(wú)功阻能具有兩個(gè)相鄰延伸的帶狀導(dǎo)線，其中，兩個(gè)帶狀導(dǎo)線的繞組方向是彼此相反的，從而無(wú)功匝沒(méi)有對(duì)增益天線結(jié)構(gòu)的電感作出貢獻(xiàn)或所作出的貢獻(xiàn)很小。在不同的實(shí)施例中提供了一種非接觸式-芯片卡模塊-裝置，具有:根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)；和非接觸式-芯片卡模塊，該非接觸式-芯片卡模塊具有芯片和與芯片電耦合的線圈，其中，增益天線結(jié)構(gòu)能與非接觸式-芯片卡模塊的線圈借助于增益天線的至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域感應(yīng)地耦合。非接觸式-芯片卡模塊的線圈與增益天線結(jié)構(gòu)的感應(yīng)的耦合能通過(guò)線圈定位在增益天線的附近而實(shí)現(xiàn)。另外，例如能具有矩形形狀的或多邊形形狀的芯片卡模塊線圈的匝的單個(gè)的區(qū)域能在一個(gè)或多個(gè)側(cè)面上鄰接地延伸至增益天線。芯片卡模塊-裝置能形成例如滿足IS0/IEC 7810標(biāo)準(zhǔn)的芯片卡的一個(gè)部分。在不同的實(shí)施例中，非接觸式-芯片卡模塊-裝置能額外地具有基于接觸的接口、例如是在芯片卡模塊上布置的芯片卡接觸部的形式的接口，借助于該接觸部，非接觸式-芯片卡模塊-裝置也能基于接觸地與讀取單元通信。通過(guò)在增益天線和芯片卡模塊-天線之間的電鍍的或者是感應(yīng)的耦合，不需要在增益天線和芯片卡模塊-天線之間形成實(shí)體性的電接觸，此外這就要求在芯片卡中或者是芯片卡本體中精密的磨銑。根據(jù)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的不同的實(shí)施例，增益天線結(jié)構(gòu)能與非接觸式-芯片卡模塊是功率相匹配的，其中，匹配能借助于額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)。這種形式的功率匹配能實(shí)現(xiàn)增益天線結(jié)構(gòu)和非接觸式-芯片卡模塊之間的信號(hào)或能量的優(yōu)化的功率傳輸并且例如能通過(guò)額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的電阻與芯片卡模塊的被轉(zhuǎn)換的電阻匹配而實(shí)現(xiàn)，其中，對(duì)于芯片卡模塊的被轉(zhuǎn)換的電阻在后面進(jìn)行更準(zhǔn)確的探討。根據(jù)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的不同的實(shí)施例，增益天線的至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域具有圍繞非接觸式-芯片卡模塊的線圈的結(jié)構(gòu)。另外該圍繞的結(jié)構(gòu)能以退耦或隨后也能形成一個(gè)線圈的增益天線的匝的延長(zhǎng)部的形式具有增益天線的集成的部件，該線圈例如能圍繞芯片卡模塊的線圈。根據(jù)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的不同的實(shí)施例，圍繞的結(jié)構(gòu)能具有至少兩個(gè)匝，該匝圍繞非接觸式-芯片卡模塊的線圈。另外，該至少兩個(gè)匝能距芯片卡模塊的線圈的所有的側(cè)面相同的距離而布置。然而在圍繞的結(jié)構(gòu)的匝和芯片卡模塊的線圈的至少一個(gè)側(cè)面之間的距離能不同于在圍繞的結(jié)構(gòu)的匝和芯片卡模塊的線圈的其余的側(cè)面之間的距離。根據(jù)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的不同的實(shí)施例，增益天線的至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域布置在增益天線的角區(qū)域中。另外，增益天線的角區(qū)域能具有兩個(gè)側(cè)面，其中，每個(gè)側(cè)面基本上能鄰接地平行于非接觸式-芯片卡模塊的線圈的一個(gè)側(cè)面延伸。根據(jù)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的不同的實(shí)施例，增益天線的至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域能位于由形成增益天線的帶狀導(dǎo)線所劃定邊界的(begrenzt)區(qū)域內(nèi)部。當(dāng)非接觸式-芯片卡模塊的線圈布置在增益天線的內(nèi)部的角中或內(nèi)側(cè)面上時(shí)例如可以是這種情況，其中，增益天線的內(nèi)側(cè)面能通過(guò)增益天線線圈的全部位于內(nèi)部的匝來(lái)固定。至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域能這樣設(shè)計(jì)，即非接觸式-芯片卡模塊的線圈基本上沿著三個(gè)該線圈的側(cè)面被增益天線的匝所圍繞和該至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域可以說(shuō)設(shè)計(jì)為一種分隔間(Bucht)。根據(jù)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的不同的實(shí)施例，增益天線的至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域能位于由形成增益天線的帶狀導(dǎo)線所劃定邊界的區(qū)域外部。當(dāng)非接觸式-芯片卡模塊布置在增益天線的外側(cè)面上時(shí)例如可以是這種情況，其中，增益天線的外側(cè)面能通過(guò)增益天線線圈的整個(gè)位于外面的匝來(lái)確定。另外能這樣設(shè)計(jì)至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域，即非接觸式-芯片卡模塊的線圈基本上被增益-線圈的匝沿著該線圈的三個(gè)側(cè)面圍繞并且該至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域可以說(shuō)設(shè)計(jì)為一種分隔間。在不同的實(shí)施例中，提供了非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其具有根據(jù)不同的實(shí)施方式的增益天線結(jié)構(gòu)和帶有芯片和線圈的非接觸式-芯片卡模塊，該線圈與該芯片電耦合，其中，增益天線結(jié)構(gòu)能和非接觸式-芯片卡模塊的線圈感應(yīng)地耦合，并且其中，增益天線-外部的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)與增益天線結(jié)構(gòu)一起具有歐姆的交流電阻，該歐姆的交流電阻的值由芯片的運(yùn)行頻率、增益天線的電感和增益天線的品質(zhì)因數(shù)得出。另外，增益天線結(jié)構(gòu)能與非接觸式-芯片卡模塊是功率相匹配的。該功率匹配例如能借助于增益天線-外部的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的匹配、例如增益天線-電阻的匹配進(jìn)行調(diào)節(jié)。在增益天線-外部的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)的歐姆的交流電阻匹配中還能調(diào)節(jié)增益天線的品質(zhì)因數(shù)并且由此調(diào)節(jié)非接觸式-芯片卡模塊-裝置對(duì)讀取單元的反饋。在不同的實(shí)施例中，增益天線-外部的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)能被理解為這樣的結(jié)構(gòu)，即該結(jié)構(gòu)不是增益天線的線圈匝的組成部件，而是該結(jié)構(gòu)表示除了增益天線的匝之外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)能與增益天線的線圈或者是匝并聯(lián)或串聯(lián)。根據(jù)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的不同的實(shí)施例，非接觸式-芯片卡模塊還能具有芯片卡接觸部，該芯片卡接觸部設(shè)計(jì)用于，提供基于接觸的芯片卡接口。芯片卡接觸部能形成接觸區(qū)，該接觸區(qū)符合IS0/IEC 7816規(guī)范。接觸區(qū)能具有六個(gè)或八個(gè)單個(gè)的芯片卡接觸部，這些接觸部能具有常用的能導(dǎo)電的材料。根據(jù)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的不同的實(shí)施例，非接觸式-芯片卡模塊-裝置能設(shè)計(jì)為雙接口芯片卡模塊-裝置。與雙接口芯片卡模塊-裝置的芯片的通信就能選擇性地借助于芯片卡接觸部的形式的基于接觸的接口或借助于芯片卡模塊-天線和增益天線的形式的非接觸式的接口來(lái)實(shí)現(xiàn)。雙接口芯片卡能具有芯片卡模塊，該芯片卡模塊能具有芯片和帶狀導(dǎo)線匝形式的線圈，該帶狀導(dǎo)線匝承擔(dān)了天線的功能并且能實(shí)現(xiàn)非接觸式的通信。在芯片卡模塊上的線圈和芯片的整個(gè)裝置也被稱為CoM (Coil on Module-模塊上的線圈)。接通雙接口芯片卡的芯片卡模塊上的芯片和線圈顯示出一種諧振電路，該諧振電路能獨(dú)立地運(yùn)行。在其中能使用增益天線結(jié)構(gòu)和/或非接觸式-芯片卡模塊-裝置的芯片卡例如可以是符合IS0/IEC 7810標(biāo)準(zhǔn)的芯片卡。因此芯片卡能具有各種常用的尺寸格式ID-1，ID-2, ID-3, ID-OOO (也稱為迷你-SIM-格式，S頂:Subscriber Identity Module-用戶身份識(shí)別模塊)或3FF (也稱為micro-SM-Format)。根據(jù)芯片卡的尺寸，該芯片卡也能具有一個(gè)以上的芯片卡模塊。例如能在一個(gè)芯片卡上布置兩個(gè)芯片卡模塊，從而能將該芯片卡的一個(gè)端部插入到讀取裝置中或能穿過(guò)一個(gè)這樣的讀取裝置并且因而用戶能選擇應(yīng)該使用哪一個(gè)芯片卡模塊。在這種情況下，每個(gè)芯片卡模塊天線能布置在一個(gè)單獨(dú)的感應(yīng)耦合區(qū)域中。


在附圖中對(duì)不同的實(shí)施例加以描述并且在下面詳細(xì)說(shuō)明。圖中示出:圖1示出具有用于芯片卡的芯片卡模塊-天線的示例性的芯片卡模塊；圖2A示出傳輸系統(tǒng)，具有讀取單元和芯片卡模塊，該芯片卡模塊具有芯片卡模塊-天線而不具有增益天線結(jié)構(gòu)；圖2B示出傳輸系統(tǒng)，具有讀取單元和芯片卡模塊，該芯片卡模塊具有芯片卡模塊-天線和根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)；圖3示出用于說(shuō)明根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)的匝數(shù)對(duì)于在芯片卡模塊-天線中感應(yīng)的電壓的影響的圖表；圖4A至4F示出不同的非接觸式-芯片卡模塊_裝置，用于形成根據(jù)不同的實(shí)施例的感應(yīng)耦合區(qū)域；圖5示出感應(yīng)耦合區(qū)域的一個(gè)實(shí)施方式的剖面圖；圖6示出用于說(shuō)明在耦合系數(shù)與芯片卡模塊-天線和增益天線匝之間的距離的關(guān)系的圖表；圖7示出根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖8A示出根據(jù)不同的實(shí)施例的非接觸式-芯片卡模塊-裝置的剖面圖；圖SB示出根據(jù)不同的實(shí)施例的另一個(gè)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的剖面圖；圖9示出由讀取單元和根據(jù)不同的實(shí)施例的非接觸式-芯片卡模塊-裝置所組成的系統(tǒng)的電路圖；圖10示出由根據(jù)不同的實(shí)施例的非接觸式-芯片卡模塊-裝置所組成的系統(tǒng)的電路圖；圖1lA示出具有手指式電容器的根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)；圖1lB示出在圖1lA中所示的手指式電容器的放大的視圖；圖12A示出具有螺旋形電容器的根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)；圖12B示出具有作為電容器的無(wú)功匝的根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)；圖13A示出根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)的上側(cè)面；圖13B示出根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)的下側(cè)面；圖13C示出由在圖13A中的增益天線結(jié)構(gòu)的上側(cè)面和由在圖13B中的增益天線結(jié)構(gòu)的下側(cè)面重疊在一起的視圖；圖14示出根據(jù)不同的實(shí)施例的借助于電鍍方法所制造的增益天線結(jié)構(gòu)的圖像；圖15示出根據(jù)不同的實(shí)施例的借助于蝕刻方法所制造的增益天線結(jié)構(gòu)的圖像。
具體實(shí)施例方式在下面的詳盡的描述中涉及到附圖，這些附圖組成了該說(shuō)明的部分并且在這些附圖中示出特殊的實(shí)施方式用于形象地說(shuō)明，而在這些特殊的實(shí)施方式中能實(shí)施本發(fā)明。在這方面，方位術(shù)語(yǔ)、如”在上面“，”在下面“，”在前面“，”在后面“，”前面的“，”后面的“等等相關(guān)于所描述的(多個(gè))附圖的方向而被使用。因?yàn)槟軐?shí)施方式的構(gòu)件以多個(gè)不同的方位定位，從而方向術(shù)語(yǔ)起到形象說(shuō)明的作用并且不受到任何方式的限制。易于理解的是，即能使用其它的實(shí)施方式并且進(jìn)行結(jié)構(gòu)的或邏輯的改變，而不與本發(fā)明的保護(hù)范圍偏離。易于理解的是，只要沒(méi)有提出其它特殊的說(shuō)明，則在這里所描述的不同的示例性的實(shí)施方式的特征就能互相組合。下面的詳盡的描述因而不能被理解為受到限制，并且本發(fā)明的保護(hù)范圍通過(guò)從屬權(quán)利要求來(lái)定義。在該描述的范疇內(nèi)使用了 “被連接”，“被接通”以及“被耦合”的概念，這些概念用于描述直接的和間接的連接、直接的或間接的接通以及直接的或間接的耦合。在附圖中，相同的或者類似的元件以相同的參考標(biāo)號(hào)表示，總體說(shuō)來(lái)這是有效的。在圖1中示出具有芯片卡模塊-天線的芯片卡模塊100的背面的剖面圖，根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)能與該芯片卡模塊相耦合。芯片卡模塊100的背面能理解為這樣一個(gè)側(cè)面，該側(cè)面相對(duì)于芯片卡模塊的、在其上布置有芯片卡接觸部的側(cè)面來(lái)布置，并且因而在將芯片卡模塊插入至芯片卡本體中之后由外側(cè)不可見(jiàn)。該芯片卡模塊100具有載體112，在該載體上布置有芯片102形式的集成的電路。如在芯片卡模塊100的所示的實(shí)施方式中那樣，載體112可以是至少部分地透明的，從而布置在載體112的正面上的芯片卡接觸部114也能從芯片卡模塊100的背面看見(jiàn)。芯片卡接觸部114借助于接線110耦合至芯片102。在載體112的背面上提供有芯片外部的線圈104并且該線圈在這個(gè)實(shí)施例中具有十三個(gè)匝。芯片外部的線圈104的匝圍繞芯片102在四周布置。每個(gè)線圈匝具有一個(gè)帶有倒圓的角的幾乎正方形的或者是矩形的形狀，其中，在這個(gè)實(shí)施例中左邊具有彎曲部116，也就是說(shuō)與一根直線偏離的曲線。彎曲部116使得線圈匝向芯片外部的線圈104的中心偏移并且由此在線圈104的外側(cè)邊緣上產(chǎn)生了一個(gè)區(qū)域，在該區(qū)域中例如能布置線圈的端部接觸部106。芯片外部的線圈104的改進(jìn)方案能根據(jù)需求與其它的在載體112上存在的組件相匹配。線圈匝的形狀當(dāng)然能與在圖1中所示的形狀偏離并且例如具有其它的彎曲部。芯片外部的線圈104在其外側(cè)的端部上具有端部接觸部106。端部接觸部106借助于引線被引導(dǎo)至載體112的正面并且與觸橋118相連接。布置在載體112的正面上的觸橋118與另一個(gè)引線相稱合(gekoppelt),該引線與另一個(gè)接觸部108相連接,該接觸部自身又與芯片102相耦合。以這種方式能夠?qū)⑿酒獠康木€圈104閉合，而不必在載體112的背面上構(gòu)造一個(gè)額外的平面，與線圈匝相交的導(dǎo)線能夠在該平面中延伸。在圖1中所示的芯片外部的線圈104是指單側(cè)的模塊天線，其中，將觸橋118使用在芯片卡接觸部112的側(cè)面上，以便閉合芯片外部的線圈104。布置在載體112上的芯片102例如能具有內(nèi)部電容，該內(nèi)部電容大約為40pF至100pF、例如在大約50pF至80pF范圍中。芯片外部的線圈104的匝例如能具有銀、鋁、銅，金和/或能導(dǎo)電的合金并且能具有至少為40 μ m的帶狀導(dǎo)線寬度，該帶狀導(dǎo)線寬度例如可以大約為60 μ m、大約為80 μ m或大約為100 μ m或大約直到200 μ m。芯片外部的線圈104的匝例如能以大約為80 μ m的距離彼此隔開(kāi)地布置在載體112上。兩個(gè)參數(shù)-帶狀導(dǎo)線寬度和帶狀導(dǎo)線間距-是這樣的參數(shù)，該參數(shù)能相關(guān)于芯片外部的線圈104的待實(shí)現(xiàn)的電感進(jìn)彳丁調(diào)整。在圖1中所示的芯片卡模塊100是指所謂的CoM (Coil on Module-模塊上的線圈)，其具有芯片和線圈，其中，線圈承擔(dān)天線的功能并且能實(shí)現(xiàn)在芯片與讀取單元之間的非接觸式的通信。芯片卡模塊100可以是指雙接口芯片卡模塊，從而芯片一方面能借助于有接觸的(借助于接觸部114)和借助于非接觸式的接口(芯片外部的線圈104)與讀取單元通信。根據(jù)不同的實(shí)施例的非接觸式-芯片卡模塊、例如雙接口芯片卡的非接觸式-芯片卡模塊具有能基本上具有芯片和芯片外部的線圈并且能獨(dú)立地運(yùn)行的諧振電路。在這種情況下，諧振電路的諧振頻率能被調(diào)節(jié)至芯片的運(yùn)行頻率并且例如大約為13.56MHz，其中，這個(gè)頻率符合短波范圍中的RFID-標(biāo)準(zhǔn)。在圖2A中示出由讀取單元202和具有芯片卡模塊_天線、然而不具有增益天線結(jié)構(gòu)的芯片卡模塊206所組成的系統(tǒng)200。在讀取單元202和芯片卡模塊206之間的非接觸式的通信(經(jīng)常也被稱為近場(chǎng)-通信)建立在電磁波的基礎(chǔ)上(例如基于一個(gè)或多個(gè)磁場(chǎng))，其中，使用了能設(shè)計(jì)為線圈的讀取單元202的天線204，和布置在芯片卡模塊206上的芯片外部的線圈，以便于傳輸該通信。在讀取單元202和芯片卡模塊206之間的信號(hào)傳輸中，通過(guò)讀取單元202的具有時(shí)鐘節(jié)拍的磁場(chǎng)在芯片卡模塊206的芯片卡模塊天線中感應(yīng)出電流。在芯片卡模塊206中，負(fù)載電阻在應(yīng)該被傳輸?shù)男盘?hào)的脈沖節(jié)拍中被接通和斷開(kāi)。該負(fù)載調(diào)制通過(guò)芯片卡模塊天線促使電流改變，這又使得芯片卡模塊天線改變地反作用在讀取裝置202的磁場(chǎng)的振幅上。由芯片卡模塊中的負(fù)載調(diào)制所引起的、讀取裝置的磁場(chǎng)的調(diào)制能在該讀取裝置中被探測(cè)。為了改進(jìn)芯片卡模塊的非接觸式的通信的效率，能與芯片卡模塊額外地耦合一個(gè)增強(qiáng)器(VerstSrker)-天線(也稱為增益天線)。在圖2B中示出根據(jù)不同的實(shí)施例由讀取單元202和具有芯片卡模塊-天線和具有增益天線結(jié)構(gòu)208的芯片卡模塊206所組成的系統(tǒng)220。增益天線結(jié)構(gòu)208可以說(shuō)作為在讀取單元202的天線204和芯片卡模塊206的芯片外部的線圈之間的放大的傳輸器(Vermittler)起作用。增益天線結(jié)構(gòu)208具有比芯片外部的線圈更大的匝結(jié)構(gòu)并能因而與基于讀取單元202的天線204的磁場(chǎng)更強(qiáng)烈地或者是更好地耦合。增益天線結(jié)構(gòu)208借助于至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域210與布置在芯片卡模塊206上的芯片外部的線圈相耦合，也就是說(shuō)在電路之間沒(méi)有電的或者是實(shí)體上的接觸，該電路具有芯片外部的線圈，并且增益天線結(jié)構(gòu)208是必需的。感應(yīng)耦合區(qū)域210例如能具有稱合Bi (Kopplungswindungen),該稱合阻圍繞芯片卡模塊206和因而圍繞芯片外部的線圈，其中該耦合匝與增益天線208的匝退耦。由于芯片外部的線圈的匝與增益天線208的耦合匝在空間上鄰接，因此能實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)線圈之間的電磁的耦合，也就是說(shuō)這一個(gè)線圈能在另一個(gè)線圈中進(jìn)行感應(yīng)。至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域的其它的實(shí)施例在后面加以說(shuō)明。在芯片卡模塊和增益天線之間的耦合或者是耦合強(qiáng)度是整個(gè)系統(tǒng)的非接觸式的效率的基本的組成部分，該系統(tǒng)基本上具有芯片卡和讀取單元并且能通過(guò)耦合系數(shù)或者是耦合參數(shù)在數(shù)量上被描述。另外，增益天線的匝數(shù)和在增益天線的匝和芯片外部的線圈的匝之間的距離在此是重要的調(diào)節(jié)參數(shù)，以及匝的搭接面積的大小。增益天線或者是增益天線結(jié)構(gòu)對(duì)于在芯片卡模塊-天線中或者是在芯片卡模塊上的電路中通過(guò)讀取單元的電磁場(chǎng)所感應(yīng)的電壓所造成的影響，在圖3中所示的圖表300加以形象地說(shuō)明。在圖表300中在X-軸302上表示出根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線的匝數(shù)。該匝數(shù)能與匝有關(guān)，該匝比優(yōu)化的耦合匝大，該優(yōu)化的耦合匝能圍繞至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域。在圖2中所描述的實(shí)施例中，增益天線208具有兩個(gè)匝并且存在一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域210，該區(qū)域被兩個(gè)耦合匝圍繞或者是包圍，其中該耦合匝與增益天線的匝退耦。在這個(gè)實(shí)施例中，匝數(shù)與耦合匝的數(shù)量無(wú)關(guān)。在1-軸304上表示出電壓，該電壓能在芯片上和/或芯片卡模塊上的電路上通過(guò)位于根據(jù)不同的實(shí)施例的非接觸式-芯片卡模塊-裝置的附近的讀取單元的電磁場(chǎng)進(jìn)行感應(yīng)。在圖表300中的曲線306表明，隨著增益天線的匝數(shù)的增力口，感應(yīng)的電壓同樣也增加。然而每個(gè)額外的匝的電壓增益隨著匝數(shù)的增加而減小，這在朝著更多的匝數(shù)的方向的、曲線306的斜率的下降中表現(xiàn)出來(lái)。增益天線的匝數(shù)能通過(guò)所提供的位置被限定。增益天線結(jié)構(gòu)能原則上在例如通過(guò)芯片卡的大小而被限定的區(qū)域上延伸。另外增益天線結(jié)構(gòu)能例如層壓地布置作為芯片卡內(nèi)的一個(gè)層，其中，例如芯片卡的所有的包含在IS0/IEC 7810規(guī)范中的尺寸大小都是可以考慮的。在選擇最佳的匝數(shù)時(shí)還能考慮過(guò)程參數(shù)，例如材料選擇、匝的帶狀導(dǎo)線的厚度、和/或匝的幾何形狀。在設(shè)計(jì)增益天線的尺寸大小時(shí)能進(jìn)行限制。例如在IS0/IEC 7811-1規(guī)范對(duì)于ID-1格式(ID-1在IS0/IEC 7810規(guī)范中被記載作為芯片卡格式中的一種)的芯片卡確定了范圍，而該范圍不是為增益天線提供的。另外該范圍例如可以是用于壓花(壓印的文字)的范圍和/或芯片卡模塊占據(jù)的范圍。由于這些限制，用于實(shí)現(xiàn)在芯片卡模塊和增益天線之間的最佳的耦合的設(shè)計(jì)能被限制。太少的增益天線匝數(shù)例如能導(dǎo)致次最佳的耦合結(jié)果。在忽視這些剛剛提及的和在規(guī)范中包含的其它的邊界條件的情況下，能得到一個(gè)更好的耦合，然而相應(yīng)的芯片卡就與IS0/IEC 7811-1規(guī)范不符合并且例如不能在那里使用，其中壓花有重要作用。
在根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)中對(duì)安裝(Ansatz)進(jìn)行跟蹤，以便在考慮到用于制造增益天線結(jié)構(gòu)的各個(gè)過(guò)程參數(shù)、例如材料選擇、匝的帶狀導(dǎo)線的厚度、和/或匝的幾何形狀的情況下，評(píng)估那個(gè)為增益天線結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)所提供的區(qū)域。由此能得出增益天線的最佳的匝數(shù)。通常增益天線結(jié)構(gòu)例如能借助于印刷方法(Druckverfahren )或蝕刻方法被制造。在不同的實(shí)施例中，增益天線結(jié)構(gòu)也能夠被設(shè)置或借助于電鍍被制造。由芯片卡和讀取單元組成的非接觸式的系統(tǒng)以不同的方式被設(shè)計(jì)，然而這些系統(tǒng)由于其應(yīng)用而全部受到相同的要求。電的要求通過(guò)IS0/IEC 14443 規(guī)范、IS0/IEC 10373-6 規(guī)范和 EMVCo 標(biāo)準(zhǔn)(EMVCo:非接觸式芯片卡的EMV-標(biāo)準(zhǔn)；EMV:基于芯片卡技術(shù)的全球性的信用卡和銀行卡標(biāo)準(zhǔn))、例如 EMV 非接觸式-通信協(xié)議-規(guī)范 2.0.1 (EMV Contactless Communication ProtocolSpecification, Version 2.0.1, July 2009)而給出。一個(gè)重要的要求是最小運(yùn)行場(chǎng)強(qiáng)(minimum operating field strength),也稱為最小場(chǎng)強(qiáng),在該場(chǎng)強(qiáng)情況下能實(shí)現(xiàn)在芯片卡和讀取單元(反之亦然)之間的按規(guī)定的信號(hào)傳輸。其它有意義的是最小負(fù)載調(diào)制振幅(Minimum Load Modulation Amplitude, LMA)。該參數(shù)描述了借助于上面描述的負(fù)載調(diào)整能實(shí)現(xiàn)的磁場(chǎng)振幅，該振幅能在常見(jiàn)的運(yùn)行有效距離內(nèi)促使讀取裝置的磁場(chǎng)改變。另一個(gè)重要的方面是最大反饋效應(yīng)(Maximal Loading Effect),該效應(yīng)涉及到芯片卡對(duì)讀取裝置的反饋。芯片卡通過(guò)讀取裝置的電磁場(chǎng)運(yùn)行并且自身又產(chǎn)生固有的電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)重新反作用在讀取裝置上。最大反饋確定了這種反饋效應(yīng)的上限，從而讀取裝置還能按規(guī)定地有效運(yùn)行。對(duì)于增益天線結(jié)構(gòu)的其它的要求涉及該結(jié)構(gòu)的機(jī)械特性。從而增益天線結(jié)構(gòu)必須能嵌入在芯片卡內(nèi)，也就是說(shuō)在其中使用了增益天線結(jié)構(gòu)的各個(gè)芯片卡的尺寸大小預(yù)定了增益天線結(jié)構(gòu)的一個(gè)可能的尺寸的界限。芯片卡的可能的尺寸大小例如能由IS0/IEC 7810規(guī)范得出。此外，增益天線自身的設(shè)計(jì)或者是形狀會(huì)受到芯片卡內(nèi)的空間限制，該限制例如能由保持為未被占用的區(qū)域得出，例如對(duì)于壓印的或者是所嵌入的文字(Embossing壓花)而言，如在IS0/IEC 7810-11規(guī)范中所記載的。另外根據(jù)不同的實(shí)施例，增益天線結(jié)構(gòu)的制造過(guò)程能重復(fù)進(jìn)行。能制造、測(cè)量或者是詳細(xì)說(shuō)明測(cè)試樣本并且其后能匹配不同的參數(shù)，以滿足要求。增益天線的放大、也就是說(shuō)圍繞這個(gè)增益天線的面積的放大，對(duì)于最小負(fù)載調(diào)制振幅和最小運(yùn)行場(chǎng)強(qiáng)有積極的作用，這是因?yàn)樵谧x取單元與增益天線之間的耦合變大了。但是同時(shí)，芯片卡對(duì)于讀取單元的反饋也變大。通常能這樣大地選擇增益天線的尺寸大小，如根據(jù)相應(yīng)的限制或者是版本所允許的。增益天線的匝數(shù)的增加在大部分情況下會(huì)導(dǎo)致更低的最小運(yùn)行場(chǎng)強(qiáng)。然而如在圖3中圖表300所示，這個(gè)積極的效應(yīng)隨著已經(jīng)存在的增益天線的匝的總數(shù)的增加而減小(在圖3中的圖表300中的增加的變緩的曲線306)。然而同時(shí)隨著增益天線的匝數(shù)的增加，能達(dá)到的最小的負(fù)載調(diào)制振幅變小了。作為折中的解決方案，在ID-1格式的芯片卡中，增益天線的合適的匝數(shù)在大約2至大約5的范圍內(nèi)并且例如是4匝。因?yàn)樵谠鲆嫣炀€和芯片卡模塊或者是芯片卡模塊的天線之間的耦合參數(shù)或者是耦合強(qiáng)度能在不明顯地影響其它的組件參數(shù)的情況下改變，因此該參數(shù)表現(xiàn)為一個(gè)良好的參數(shù)，以便調(diào)諧整個(gè)系統(tǒng)。
在圖4A至圖4F中示出了根據(jù)不同的實(shí)施例的不同的非接觸式-芯片卡模塊-裝置400，410，420，430，440，450，用于形成感應(yīng)耦合區(qū)域。在每一個(gè)所提及的附圖中都示出了增益天線結(jié)構(gòu)402，其中，僅僅示出了增益天線，以及具有芯片外部的線圈406和芯片(未特別示出)的芯片卡模塊404。增益天線402僅僅通過(guò)一個(gè)導(dǎo)線顯示，這是因?yàn)樵趫D4A至圖4F中，芯片卡模塊404的芯片外部的線圈406相對(duì)于增益天線402的幾何的布置是說(shuō)明的焦點(diǎn)。當(dāng)然，增益天線結(jié)構(gòu)402能具有一個(gè)以上的匝，例如兩個(gè)，三個(gè)，四個(gè)或更多個(gè)匝以及其它的組件、如電容器或電阻。在圖4A至圖4F的每一個(gè)圖中，至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域通過(guò)芯片卡模塊404接近增益天線而形成。換句話說(shuō)，至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域在空間上與芯片卡模塊404的位置相符。在圖4A至圖4F中所示出的非接觸式-芯片卡模塊-裝置的實(shí)施方式中，芯片外部的線圈406的匝布置成具有成倒圓狀的角的大約正方形的或矩形的形狀。在不同的實(shí)施方式中，這些側(cè)面能不同于直線的走向(對(duì)此見(jiàn)圖1)和/或芯片外部的線圈406能采用其它的幾何形狀。在圖4A中，在增益天線402和芯片外部的線圈406之間通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)了感應(yīng)的耦合，即芯片外部的線圈這樣布置，使得芯片外部的線圈406的兩個(gè)側(cè)面在其全部的長(zhǎng)度上鄰接地延伸至并且基本上平行于增益天線402的匝。另外，芯片外部的線圈406布置在增益天線402的外部的角區(qū)域中，也就是說(shuō)在增益天線402的角中，并且布置在被增益天線402的匝(或線圈)所圍繞的面積之外，該面積在后面被稱為增益天線面積。利用這種形式的幾何形狀，耦合參數(shù)可以取決于增益天線402的匝數(shù)和增益天線的匝與芯片外部的線圈406之間的距離達(dá)到直至0.1的數(shù)量級(jí)。當(dāng)不可能通過(guò)增益天線402圍繞芯片外部的線圈404時(shí)，例如由于為所寫入的文字所預(yù)定的區(qū)域，則在圖4A中所示的根據(jù)不同的實(shí)施方式的非接觸式-芯片卡模塊-裝置400能被使用。在圖4B中也如同在圖4A中一樣，芯片外部的線圈406的兩個(gè)側(cè)面在其全部的長(zhǎng)度上鄰接地延伸至和基本上平行于增益天線402的部分，然而在這里，芯片卡模塊404布置在增益天線面積的內(nèi)部。換句話說(shuō)，芯片卡模塊406布置在增益天線402的內(nèi)部的角區(qū)域中。與在圖4A中所示的非接觸式-芯片卡模塊-裝置400相比，在圖4B中所示的非接觸式-芯片卡模塊-裝置410具有一個(gè)更大的耦合參數(shù)或者是在那里增益天線402與芯片外部的線圈406更好地耦合。在圖4C中所描述的示例性的非接觸式-芯片卡模塊-裝置430中，芯片卡模塊406布置在增益天線面積的內(nèi)部，其中僅芯片卡模塊404的一個(gè)側(cè)面直接鄰接于增益天線402布置。直接地鄰接可理解為鑒于圖5和在圖6中所描述的圖表600，在芯片外部的線圈406的匝和增益天線的匝之間的距離直至10mm。在圖4D中所示的示例性的非接觸式-芯片卡模塊-裝置440基本上相當(dāng)于在圖4B中所示的示例性的非接觸式-芯片卡模塊-裝置410，其中在這里，在芯片外部的線圈406和增益天線402之間的距離相對(duì)于在圖4B中所描述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置410變得更小，也就是說(shuō)芯片外部的線圈406的兩個(gè)側(cè)面在其全部的長(zhǎng)度上鄰接于并且基本上平行于增益天線402。與圖4C中所示的示例性的非接觸式-芯片卡模塊-裝置430相比，在圖4D中所示的示例性的非接觸式-芯片卡模塊-裝置440具有更大的耦合參數(shù)，這是因?yàn)樵谶@里，芯片外部的線圈404的更大的部段(兩個(gè)側(cè)面)直接鄰接于增益天線402延伸。在圖4E中示出另一個(gè)示例性的非接觸式-芯片卡模塊-裝置440，其中，增益天線402在其全部的長(zhǎng)度上直接鄰接于并且基本上平行于芯片卡模塊404的三個(gè)側(cè)面布置，其中，芯片卡模塊402布置在增益天線面積之外。與此相比，在圖4F中描述的示例性的非接觸式-芯片卡模塊-裝置450中，增益天線402在其全部的長(zhǎng)度上直接鄰接于并且基本上平行于芯片卡模塊404的三個(gè)側(cè)面布置，然而在這里，芯片卡模塊404布置在增益天線面積的內(nèi)部。與在圖4E中所描述的芯片卡模塊-裝置440相比，在這里得到一個(gè)更大的耦合參數(shù)。利用這種形式的幾何形狀，可以取決于增益天線402的匝數(shù)和在增益天線的匝與芯片外部的線圈406之間的距離實(shí)現(xiàn)在0.1和
0.2之間的數(shù)量級(jí)的稱合參數(shù)。概括地能從圖4A至4F的結(jié)果中得出結(jié)論，即一方面芯片卡模塊404布置在增益天線面積的內(nèi)部和另一方面在芯片外部的線圈406 (或者是形成芯片外部的線圈406的匝)和增益天線402之間的一個(gè)盡可能更小的距離對(duì)于耦合參數(shù)有積極的作用，也就是說(shuō)使得耦合參數(shù)變大。此外，耦合系數(shù)隨著芯片外部的線圈406的側(cè)面數(shù)的增加而增大，這些側(cè)面鄰接于增益天線402布置。鄰接的布置在這里可理解為這樣的布置，即在其中在增益天線402和芯片外部的線圈404之間的距離是幾毫米并且例如在4毫米以下。除了根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線的匝數(shù)之外，如已經(jīng)所確定地，在增益天線的匝和芯片外部的線圈的匝之間的盡可能小的距離也是一個(gè)重要的參數(shù)，該參數(shù)能影響增益天線和芯片外部的線圈之間的耦合。在圖5中示出了感應(yīng)耦合區(qū)域500的一個(gè)實(shí)施方式的剖面圖。該耦合區(qū)域500由根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)的角區(qū)域形成。芯片外部的線圈鄰接于增益天線的角布置，也就是說(shuō)芯片外部的線圈的匝502的外面的匝的兩個(gè)側(cè)面基本上平行于增益天線的匝504隔開(kāi)距離506延伸。作為對(duì)于圖5中所示情況的可替換方案，這兩個(gè)所示出的距離506也可以是不同的。根據(jù)不同的實(shí)施例，匝的帶狀導(dǎo)線的寬度可以是在大約50 μ m至大約400 μ m的范圍中并且例如是大約ΙΟΟμπ 。當(dāng)匝的帶狀導(dǎo)線額外地作為平板電容器的電極起作用時(shí)，例如能得出在上面的范圍中 的匝的帶狀導(dǎo)線寬度。在圖6的圖表600中示出了在芯片外部的線圈的匝502和增益天線的匝504之間的距離對(duì)于耦合強(qiáng)度或者是耦合參數(shù)k的影響。在圖表600的X-軸602上表示出耦合參數(shù)，在y-軸604上表示出在圖5中所示出的距離506。I禹合參數(shù)在不同的實(shí)施方式中能理解為一種衡量標(biāo)準(zhǔn)，在其中，流過(guò)其中一個(gè)匝(芯片外部的線圈或增益天線)的電流能在其它的匝(增益天線或芯片外部的線圈)中感應(yīng)出電流。根據(jù)在圖表600中的曲線606看出，如果在芯片外部的線圈的匝502的外部和增益天線的匝504的與其鄰接的匝之間的距離506越大，那么耦合參數(shù)k就越小。圖7示出根據(jù)不同的實(shí)施例的增益天線結(jié)構(gòu)700的一個(gè)剖面圖。在至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域706內(nèi)部能布置芯片卡模塊的芯片外部的線圈，該至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域在這里由耦合匝704形成或者是被其圍繞。耦合匝704能由增益天線的匝702的延長(zhǎng)的匝所形成，其中，該耦合匝數(shù)能根據(jù)存在的空間和所期望的耦合強(qiáng)度位于在I和大約5之間的范圍中并且例如可以是3。利用這種幾何形狀，最高的耦合強(qiáng)度可以取決于耦合匝704的匝數(shù)、增益天線的匝702的匝數(shù)和/或芯片外部的線圈的匝至耦合匝之間的距離而實(shí)現(xiàn)，該耦合強(qiáng)度能位于從0.2至0.3的范圍中。當(dāng)例如芯片卡模塊-天線在面積方面大于由耦合匝704所確定的感應(yīng)耦合區(qū)域時(shí)，也可能出現(xiàn)這樣的情況，其中在芯片卡模塊的芯片卡模塊-天線和增益天線之間在至少一個(gè)側(cè)面上出現(xiàn)重疊。至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域的其它的實(shí)施例分別在圖8A和圖SB中示出。在這兩個(gè)附圖中示出了根據(jù)不同的實(shí)施例的非接觸式-芯片卡模塊-裝置800的剖面圖，該裝置具有至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806。在至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806的內(nèi)部布置有芯片卡模塊804，由芯片外部的線圈808所圍繞的芯片810位于該芯片卡模塊上。該至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806不僅在圖8A而且也在圖8B中由增益天線802的部分而形成。在這兩個(gè)附圖中，增益天線802簡(jiǎn)化地僅通過(guò)一個(gè)匝表示，顯而易見(jiàn)地也能存在其它的匝。如在圖7中那樣，例如內(nèi)部的匝能具有一個(gè)設(shè)計(jì)為以小匝的形式的小線圈的部件，這些小匝圍繞至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域804，如在圖8A和在圖8B中所示。另外，圍繞至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域804的匝和這些附圖中的顯示不同的是也具有成倒圓的角和/或圓形的、橢圓形的或多邊形的形狀。在芯片卡模塊806的每個(gè)側(cè)面或者是芯片外部的線圈至至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806的內(nèi)部的匝的側(cè)面之間的距離也能對(duì)于相關(guān)于至少一個(gè)側(cè)面是不同的。換句話說(shuō)，芯片卡模塊804不必在中心地或?qū)ΨQ地布置在至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806的內(nèi)部。在圖8A中也如在圖8B—樣以箭頭指明了在增益天線802內(nèi)部的一個(gè)可能的電流流動(dòng)方向。在圖8A中所示的、增益天線結(jié)構(gòu)800的實(shí)施例中，在增益天線802的內(nèi)部或者是在其匝的內(nèi)部的電流運(yùn)行方向與在圍繞至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域804的更小的匝的內(nèi)部的電流運(yùn)行方向一致。換句話說(shuō)，由流過(guò)增益天線802的匝的電流在不考慮至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806的情況下而產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的方向，與由流過(guò)圍繞至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806的更小的匝的電流而產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的方向相同。在圖8B中所示的增益天線結(jié)構(gòu)800的實(shí)施例中，在增益天線802的內(nèi)部或者是在其匝的內(nèi)部的電流運(yùn)行方向與在圍繞至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域804的更小的匝的內(nèi)部的電流運(yùn)行方向不一致，在這里電流的運(yùn)行方向是彼此相反的。換句話說(shuō)，由流過(guò)增益天線802的匝的電流在不考慮至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806的情況下而產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的方向，與由流過(guò)圍繞至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806的更小的匝的電流而產(chǎn)生的電磁場(chǎng)的方向相反地布置。還可看出，即兩個(gè)可替換方案提供了增益天線802與芯片卡模塊804或者是芯片外部的線圈808的良好的感應(yīng)耦合。在圖8A和在圖SB中所示的增益天線結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式中，檢查了芯片卡模塊804在至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域806內(nèi)的定位準(zhǔn)確性的靈敏度。結(jié)果表明，即芯片卡模塊在三個(gè)空間方向中的一個(gè)上與其特殊的位置的誤差為直至大約1.5mm是幾乎不能確定的，也就是說(shuō)，系統(tǒng)大小、如工作場(chǎng)強(qiáng)(Ansprechfeldstarke)或負(fù)載調(diào)制振幅僅僅不明顯地變化。芯片卡模塊在三個(gè)空間方向中的一個(gè)上與其所預(yù)定的位置的誤差從大約2mm起，變化是可確定的，然而這些變化還始終能實(shí)現(xiàn)非接觸式-芯片卡模塊-裝置的按規(guī)定的運(yùn)行?？傮w地能由此得出結(jié)論，即根據(jù)不同的實(shí)施例的非接觸式-芯片卡模塊-裝置基于增益天線結(jié)構(gòu)對(duì)于芯片卡模塊的偏移或者是定位錯(cuò)誤不靈敏，這能明顯地簡(jiǎn)化相應(yīng)的芯片卡的制造，該芯片卡能具有根據(jù)不同的實(shí)施例的非接觸式-芯片卡模塊-裝置。在圖9中示出了根據(jù)不同的實(shí)施例的具有讀取單元902 (也稱作P⑶(proximitycoupling device接近稱合裝置))和非接觸式-芯片卡模塊-裝置904 (也稱為PICC(proximity integrated circiut card接近集成電路卡))的系統(tǒng)的電路圖900。讀取單元902具有讀取單元-天線910，該讀取單元-天線能設(shè)計(jì)為線圈。例如可以是非接觸式-芯片卡或雙接口芯片卡的部件的非接觸式-芯片卡模塊-裝置904具有芯片卡模塊908和增益天線結(jié)構(gòu)906。芯片卡模塊908具有與芯片連接的芯片外部的線圈918，該芯片借助于由芯片內(nèi)部的電容器920和芯片內(nèi)部的電阻922構(gòu)成的并聯(lián)電路建立模型，其中，后者代表芯片的歐姆消耗。芯片內(nèi)部的電容器920也能代表與芯片外部的線圈918并聯(lián)的(寄生的)芯片卡模塊-天線的電容器和/或芯片外部的電容器。此外，另一個(gè)電阻能與芯片外部的線圈918串聯(lián)。增益天線結(jié)構(gòu)906通過(guò)一個(gè)諧振電路以串聯(lián)電路的形式表現(xiàn)，該串聯(lián)電路具有增益天線線圈912、增益電容器914和額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)、例如增益-電阻916。在增益天線結(jié)構(gòu)906的電路中也能可替換地將增益-電阻916與具有增益天線線圈912和增益電容器914的裝置并聯(lián)。這三個(gè)分系統(tǒng)能彼此電磁地耦合。第一個(gè)箭頭926標(biāo)出在增益天線結(jié)構(gòu)906和芯片卡模塊908的芯片外部的線圈之間 的電磁的耦合，第二個(gè)箭頭924標(biāo)出在增益天線結(jié)構(gòu)906和讀取單元902之間的電磁的耦合，和第三個(gè)箭頭928標(biāo)出在讀取單元902和芯片卡模塊908的芯片外部的線圈918之間的電磁的耦合。在設(shè)計(jì)增益天線結(jié)構(gòu)時(shí)的一個(gè)目的可以在于，將反饋效應(yīng)降低到一個(gè)確定的界限以下，該界限例如能通過(guò)IS0/IEC 10373-6規(guī)范或EMV非接觸式-通信協(xié)議_規(guī)范2.0.1給出，另外不提高必需的最小運(yùn)行場(chǎng)強(qiáng)。反饋效應(yīng)例如能通過(guò)減少增益天線的品質(zhì)因數(shù)而減小，該品質(zhì)因數(shù)由運(yùn)行頻率和增益天線線圈912的電感的乘積除以增益-電阻916而得出。品質(zhì)因數(shù)的減小能通過(guò)增大增益-電阻916和其它的電阻而實(shí)現(xiàn)，該其它的電阻由于在增益天線912和芯片外部的線圈918之間的電磁耦合，由芯片卡模塊-電路908向增益天線結(jié)構(gòu)-電路906的轉(zhuǎn)換而得出。在具有芯片卡模塊天線和芯片的諧振電路的諧振頻率相當(dāng)于運(yùn)行頻率的情況下，得出芯片卡模塊的這個(gè)轉(zhuǎn)換的電阻Rsto為
權(quán)利要求
1.一種用于芯片卡的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述增益天線結(jié)構(gòu)具有: 增益天線；和 與所述增益天線相連的額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述增益天線和所述額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)一起形成了裝置，所述裝置具有大約為13.56MHz的諧振頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)具有曲折形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)具有至少為5Ω的歐姆的 交流電阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)和所述增益天線由不同的材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)和所述增益天線相互串聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)和所述增益天線相互并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述增益天線具有至少一個(gè)感應(yīng)稱合區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述增益天線結(jié)構(gòu)還具有電容器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述電容器設(shè)計(jì)為平板電容器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，所述電容器具有多個(gè)平行相鄰地布置的導(dǎo)線，其中，每?jī)蓚€(gè)導(dǎo)線與同一個(gè)電容器電極相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，形成所述電容器的結(jié)構(gòu)和所述增益天線結(jié)構(gòu)布置在同一個(gè)平面中。
13.一種非接觸式-芯片卡模塊-裝置，具有: 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)， 非接觸式-芯片卡模塊，所述非接觸式-芯片卡模塊具有: 芯片；和 線圈，所述線圈與所述芯片電耦合； 其中，所述增益天線結(jié)構(gòu)與所述非接觸式-芯片卡模塊的所述線圈借助于增益天線的至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域感應(yīng)地耦合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其中，所述增益天線結(jié)構(gòu)與所述非接觸式-芯片卡模塊是功率相匹配的，并且其中，所述匹配能通過(guò)額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其中，所述增益天線的所述至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域具有圍繞所述非接觸式-芯片卡模塊的所述線圈的結(jié)構(gòu)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其中，所述圍繞的結(jié)構(gòu)具有至少一個(gè)匝，所述匝圍繞所述非接觸式-芯片卡模塊的所述線圈。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其中，所述增益天線的所述至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域布置在所述增益天線的角區(qū)域中。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任一項(xiàng)所述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其中，所述增益天線的所述至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域位于由形成所述增益天線的帶狀導(dǎo)線所劃定邊界的區(qū)域內(nèi)部。
19.根據(jù)權(quán)利要求13至17中任一項(xiàng)所述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其中，所述增益天線的所述至少一個(gè)感應(yīng)耦合區(qū)域位于由形成所述增益天線的帶狀導(dǎo)線所劃定邊界的區(qū)域外部。
20.一種非接觸式-芯片卡模塊-裝置，具有: 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的增益天線結(jié)構(gòu)， 非接觸式-芯片卡模塊，所述非接觸式-芯片卡模塊具有: 芯片；和 線圈，所述線圈與所述芯片電耦合； 其中，所述增益天線結(jié)構(gòu)與所述非接觸式-芯片卡模塊的所述線圈感應(yīng)地耦合；其中，增益天線-外部的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)具有歐姆的交流電阻，所述交流電阻的值由所述芯片的運(yùn)行頻率、增益天線的電感 和所述增益天線的品質(zhì)因數(shù)得出。
21.根據(jù)權(quán)利要求13至20中任一項(xiàng)所述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其中，所述非接觸式-芯片卡模塊還具有芯片卡接觸部，所述芯片卡接觸部設(shè)計(jì)用于，提供基于接觸的芯片卡接口。
22.根據(jù)權(quán)利要求13至21中任一項(xiàng)所述的非接觸式-芯片卡模塊-裝置，其中，所述非接觸式-芯片卡模塊-裝置設(shè)計(jì)為雙接口芯片卡模塊-裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于芯片卡的增益天線結(jié)構(gòu)。在不同的實(shí)施例中提供了用于芯片卡的增益天線結(jié)構(gòu)，其中，增益天線結(jié)構(gòu)能具有增益天線和與增益天線相連的額外的能導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01Q1/38GK103165971SQ20121054027
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者斯特凡·拉姆彼特茨賴特爾, 托馬斯·格里肖弗, 安德烈亞斯·沃爾勒 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司