ES3036747T3 - Printed circuit with surface mount capacitor for integration into a smart card - Google Patents

Abstract

La presente divulgación se refiere a un circuito impreso para su integración en una tarjeta inteligente. Dicho circuito comprende un sustrato de material dieléctrico, una antena con una frecuencia de resonancia, una o más almohadillas de contacto que forman un patrón de contacto externo y al menos un condensador de montaje superficial (SMD) conectado a la antena para ajustar su frecuencia de resonancia a una frecuencia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del rango definido en la norma ISO 14443. La presente divulgación también se refiere a un módulo que comprende el circuito impreso indicado y un chip IC, así como a la tarjeta inteligente correspondiente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Circuito impreso con condensador de montaje superficial para integración en una tarjeta inteligente

Campo de la invención

La invención se refiere a un circuito impreso con un condensador de montaje superficial (SMD) para su integración en una tarjeta inteligente, a una tarjeta inteligente con un circuito impreso de este tipoi y a una cinta de carrete a carrete para su uso en un proceso de fabricación de una tarjeta inteligente, en donde la cinta de carrete a carrete comprende una pluralidad de tales circuitos impresos. En particular, la presente divulgación se refiere a un circuito impreso de interfaz dual para una tarjeta inteligente de interfaz dual (DIF).

Estado de la técnica

Las tarjetas inteligentes se usan cada vez más en la vida cotidiana como tarjetas de pago, tarjetas SIM para teléfonos móviles, tarjetas de transporte, documentos de identidad y similares. Se está realizando un gran esfuerzo para integrar un número cada vez mayor de funciones en una tarjeta inteligente, para hacer que las tarjetas inteligentes sean más versátiles en las aplicaciones de la vida cotidiana.

Típicamente, una tarjeta inteligente incluye medios de transmisión para transmitir datos desde un chip de la tarjeta inteligente a un dispositivo lector de tarjetas o viceversa. El medio de transmisión puede ser una interfaz de contacto en la que se establece un contacto eléctrico directo con un elemento de contacto externo de la tarjeta inteligente y un lector de tarjetas puede comunicarse con el chip de la tarjeta inteligente a través de un contacto eléctrico directo. Otra forma de comunicarse con un chip de la tarjeta inteligente es en una manera sin contacto mediante una interfaz sin contacto, usando una antena integrada en la tarjeta inteligente, permitiendo comunicarse con el chip de la tarjeta inteligente en una manera sin contacto.

En una pluralidad de diseños de tarjetas actuales, se proporciona una interfaz doble no únicamente para permitir la comunicación sin contacto con un chip de una tarjeta inteligente, sino también para proporcionar un contacto eléctrico para entrar en contacto directamente el chip de la tarjeta inteligente con un dispositivo lector de tarjetas de manera de contacto. Tales medios de transmisión de doble interfaz se denominan generalmente "dual" en el caso de que un modo de contacto y un modo sin contacto sean gestionados por un único chip de la tarjeta inteligente.

Típicamente, una tarjeta inteligente de interfaz dual (DIF) consiste en un soporte de plástico rígido tal como PVC, PVC/ABS, PET o policarbonato, que constituye un cuerpo de tarjeta inteligente en el que se incorporan uno o más circuitos impresos. Por ejemplo, en un enfoque común, se integra una antena en un cuerpo laminado (un cuerpo laminado preparado en una etapa temprana durante la fabricación de una tarjeta inteligente, es decir, antes de integrar chips electrónicos en la tarjeta inteligente, a continuación denominado "cuerpo prelam"), que a su vez se integra en un cuerpo de tarjeta. Se fresa una (o más) cavidades en el cuerpo de tarjeta para permitir el embebido de uno (o más) módulos de tarjeta inteligente que contienen un circuito impreso y un chip y su conexión a la antena.

La fabricación de una tarjeta inteligente DIF convencional de este tipo es muy compleja debido a que la antena normalmente se prepara e integra en una primera fábrica por medio de una denominada incrustación de antena, mientras que el circuito impreso de la tarjeta inteligente y los módulos integrados se fabrican en una segunda y una tercera fábrica y la personalización adicional del cuerpo prelam en un cuerpo de tarjeta y la integración del módulo de tarjeta inteligente en la tarjeta tiene lugar en otra (cuarta) fábrica. En el presente documento, una incrustación es un producto que integra un dispositivo electrónico dentro de un soporte de hoja, donde capas individuales con electrónica integrada se fusionan bajo presión y temperatura durante el proceso de laminación para formar un soporte de hoja homogéneo y duradero. En este sentido, una incrustación de antena se entiende como un patrón de una pista conductora eléctrica enrutada como un patrón formando una circuitería en un soporte de hoja para enviar y recibir señales electromagnéticas, tal como una antena de alambre formada de uno o más bucles de un material conductor (por ejemplo, cobre o aluminio).

El embebido de una antena de alambre como incrustación en una tarjeta inteligente se vuelve problemática cuando se consideran materiales de la tarjeta inteligente distintos de los que proporcionan un cuerpo de prelam de plástico. Por ejemplo, es muy difícil proporcionar un alambre para una incrustación de antena en un cuerpo prelam formado de madera, cerámica o metal o algún otro material no plástico.

Además, existe la necesidad de una antena de tarjeta para que la aplicación de tarjetas bancarias cumpla con las normas EMVCo. En particular, es necesario que la antena de la tarjeta pase las pruebas analógicas EMVCo PICC.

Finalmente, existe la necesidad de que la antena de tarjeta sea compatible con diferentes chips de circuitos integrados (CI) a usar en el módulo, por ejemplo, con chips de CI que tengan diferentes capacitancias, y para garantizar la comunicación con lectores de tarjetas externos.

Por tanto, un objeto de la presente invención es resolver uno o más de los problemas indicados anteriormente.

El documento US 2018/351233 A1 se refleja en el preámbulo de la reivindicación 1.

Breve sumario de la divulgación

La presente divulgación propone integrar características de contacto y sin contacto de una tarjeta inteligente en un único elemento, eliminando de esta manera la necesidad de una incrustación de antena de alambre separada del módulo que lleva el patrón de contacto y permitiendo una conexión con lectores de contacto. De esta manera se puede utilizar una mayor diversidad de materiales en la fabricación del cuerpo de una tarjeta inteligente. Además, la solución propuesta se puede usar para una gran diversidad de chips de CI que tienen diferente capacitancia, porque el circuito impreso propuesto incluye además uno o más condensadores SMD, teniendo cada uno una capacitancia predefinida, lo que permite sintonizar la frecuencia de resonancia del circuito impreso para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida. De acuerdo con una o más realizaciones, la capacitancia predefinida del uno o más condensadores de SMD puede compensar una baja inductancia de la antena del circuito. La producción de un circuito impreso compatible con una diversidad de chips de CI conduce a una simplificación del proceso del fabricante de cintas (por ejemplo, únicamente se necesita un conjunto de herramientas) y de la logística del productor del módulo empaquetado (por ejemplo, es necesario manejar únicamente una referencia de circuito impreso sea cual sea el chip a usar).

Además, la solución propuesta de acuerdo con una o más de las realizaciones definidas a continuación cumple totalmente con las normas EMV y se ha demostrado que ha pasado todas las pruebas analógicas EMVCo L1 PICC.

En un primer aspecto de la presente divulgación, se proporciona un circuito impreso para integración en una tarjeta inteligente, como se expone en la reivindicación 1.

La ventaja de esta solución es que proporciona un circuito impreso para integración en una tarjeta inteligente, que permite un ajuste de la frecuencia de resonancia por medio de uno o más condensadores de SMD, con el fin de mantener la frecuencia de resonancia del circuito impreso en el valor óptimo para obtener el mejor rendimiento analógico de EMVCo L1 PICC. Por ejemplo, la frecuencia de resonancia puede estar comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443. Además, la presente solución permite integrar las características de contacto y sin contacto de una tarjeta inteligente en un único circuito impreso, eliminando por tanto la necesidad de proporcionar una entrada de antena para el cuerpo de tarjeta.

Por ejemplo, dependiendo de la capacitancia del chip de CI conectado a la antena de circuito impreso, se pueden conectar ventajosamente uno o dos condensadores de SMD a la antena, para ajustar la capacitancia y, por lo tanto, la frecuencia de resonancia del circuito electrónico resultante y para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida dentro del intervalo de comunicación de RFID convencional. Por ejemplo, un primer condensador de SMD puede tener una capacitancia de 470 pF. Por ejemplo, un segundo condensador puede tener una capacitancia de 20 pF.

De acuerdo con una configuración preferida, el circuito impreso puede usarse para su integración en una tarjeta inteligente dual, es decir, una tarjeta inteligente que puede proporcionar funciones con contacto y sin contacto.

Preferentemente, la antena es una antena grabada que tiene un patrón alámbrico que se extiende continuamente entre un primer terminal y un segundo terminal.

De acuerdo con una configuración preferida, se puede formar un circuito electrónico que comprende la antena conectada al chip de CI, en donde el circuito electrónico tiene una frecuencia de resonancia que depende de la inductancia de la antena y de la capacitancia interna del chip. Por lo tanto, se pueden añadir ventajosamente uno o más condensadores de SMD al circuito para ajustar (aumentar) la capacitancia del circuito electrónico resultante y para compensar variaciones en la capacitancia interna de los diferentes chips y/o para compensar valores bajos de la inductancia de antena. La frecuencia de resonancia resultante del circuito electrónico resultante se sintoniza preferiblemente para comunicarse con un sistema de RFID que opera, por ejemplo, a 13,56 MHz o incluso a 14 MHz.

Preferentemente, una o más almohadillas de contacto que forman un patrón de contacto externo están ubicadas en el segundo lado del sustrato del circuito impreso, opuesto al primer lado que comprende la antena y el uno o más condensadores de SMD. Una o más almohadillas de contacto están configuradas para conectarse eléctricamente a un dispositivo externo, por ejemplo, un lector externo, para alimentar el chip de C<i>y permitir la comunicación y el intercambio de información entre el chip y el lector cuando se opera la tarjeta inteligente en modo de contacto.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un circuito impreso, comprendiendo además el circuito impreso un segundo condensador de SMD conectado al primer terminal y al segundo terminal de la antena, para sintonizar con precisión la frecuencia de resonancia de la antena.

La ventaja de esta configuración es que los dos condensadores de SMD se pueden conectar en paralelo a la antena para ajustar la capacitancia del circuito y sintonizar con precisión la frecuencia de resonancia del circuito para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443.

Por ejemplo, dependiendo de las necesidades del usuario, el segundo conector de SMD puede estar o no conectado a la antena para sintonizar con precisión la frecuencia de resonancia del circuito.

Preferentemente, el conector de SMD puede estar o no fijado a una trayectoria grabada correspondiente conectada a la antena grabada.

De acuerdo con una realización preferida, se puede proporcionar un circuito impreso, en donde la antena tiene una inductancia baja, por ejemplo, una inductancia de aproximadamente 0,25 pH. Por ejemplo, la baja inductancia puede deberse a un número bajo de vueltas totales en el patrón alámbrico (por ejemplo, dos, tres o cuatro vueltas en total) y/o a una anchura amplia de cada alambre en el patrón alámbrico, por ejemplo, comprendido entre 500 pm y 1000 pm. Se puede conectar ventajosamente un primer condensador de SMD a la antena para compensar la baja inductancia y para obtener un circuito eléctrico de resonancia que tenga una frecuencia de resonancia que cumpla con una frecuencia de resonancia predefinida. Por ejemplo, el primer condensador de SMD puede tener una primera capacitancia de 470 pF. De esta manera, se puede obtener un ajuste aproximado de la frecuencia de resonancia. Se puede añadir además un segundo condensador de SMD al circuito para ajustar aún más la frecuencia de resonancia resultante. Por ejemplo, el segundo condensador de SMD puede tener una segunda capacitancia de 20 pF. El propósito del segundo condensador de SMD es la de sintonizar con precisión la frecuencia de resonancia, en el caso de que el circuito electrónico resultante todavía no tenga la frecuencia deseada después de la adición del primer condensador de SMD.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un circuito impreso en donde la antena tiene una inductancia baja, por ejemplo, menor que 0,5 pH, preferentemente comprendida entre 0,2 pH y 0,5 pH.

La ventaja de esta configuración es que se reducen las pérdidas óhmicas.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un circuito impreso en donde la antena tiene una longitud de trayectoria y el circuito impreso comprende además al menos una porción de trayectoria de antena que tiene una longitud de trayectoria adicional, en donde la al menos una porción de trayectoria de antena está configurada para conectarse selectivamente a la antena, para aumentar la longitud de trayectoria en una longitud correspondiente a la longitud de trayectoria adicional y de modo que ajusta la frecuencia de resonancia de la antena, para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443.

La ventaja de esta configuración es que al menos una porción de trayectoria de antena puede conectarse a la antena, para aumentar la inductancia de la antena resultante. Por ejemplo, la antena y la al menos una porción de parte de antena pueden estar conectadas además al uno o más condensadores de SMD del circuito impreso, para ajustar también la capacitancia del circuito electrónico resultante. Estos ajustes hacen posible variar la frecuencia de resonancia del circuito electrónico que comprende la antena, la al menos una porción de trayectoria de antena y los condensadores de SMD, para coincidir con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443.

Preferentemente, la al menos una porción de trayectoria de antena está ubicada en el primer lado del sustrato de circuito impreso, junto con el patrón alámbrico de antena. La porción de trayectoria de antena se extiende de manera continua entre un tercer terminal y un cuarto terminal. De acuerdo con una realización preferida, el primer terminal del patrón alámbrico de antena está conectado, por ejemplo, por medio de unión alámbrica, al tercer terminal de la porción de trayectoria de antena. De esta manera, se obtiene una antena resultante que se extiende entre el cuarto terminal de la porción de trayectoria de antena y el segundo terminal del patrón alámbrico de antena. La antena resultante tiene una inductancia resultante que es diferente (mayor) de la inductancia del patrón alámbrico de la antena original. De esta manera, la inductancia resultante puede compensar las variaciones en la capacitancia interna de los chips de CI, por ejemplo, cuando se cambian o adquieren de diferentes proveedores, y puede sintonizar la frecuencia de resonancia.

Por ejemplo, dependiendo de la capacitancia del chip de CI conectado al circuito impreso, puede ser necesario o no conectar la porción de antena adicional al patrón inalámbrico de la antena, para ajustar la inductancia del circuito electrónico resultante y sintonizar la frecuencia de resonancia para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443. Por lo tanto, debe entenderse que la al menos una porción de trayectoria de antena puede conectarse eléctricamente a la antena del circuito impreso de acuerdo con las necesidades de los usuarios y, por lo tanto, está configurada para conectarse selectivamente a la antena del circuito impreso.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un circuito impreso, en donde el patrón alámbrico de la antena está hecho de un número total de vueltas igual o menor que cuatro, por ejemplo, igual a dos, tres o cuatro, preferentemente tres.

La ventaja de esta solución es que un número bajo de vueltas en el patrón alámbrico (tal como dos, tres o cuatro vueltas) reduce las pérdidas óhmicas a lo largo de la trayectoria de señal en la antena. Gracias a la reducción de las pérdidas óhmicas en el patrón alámbrico de antena, el circuito impreso ha demostrado un rendimiento superior con respecto a los circuitos impresos convencionales y ha pasado un mayor número de casos de prueba, por ejemplo, el 100 %, de las pruebas analógicas EMVCo L1 PICC.

Preferentemente, el patrón alámbrico de antena comprende tres vueltas. Preferentemente, el patrón alámbrico de antena está fabricado de cobre y la lámina de cobre tiene un espesor comprendido entre 10 pm y 70 pm.

De acuerdo con una realización preferida alternativa, la antena puede comprender dos o tres vueltas y puede tener un espesor de aproximadamente 35 pm.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un circuito impreso, en donde la antena es una antena grabada.

La ventaja de esta solución es que la antena se forma en el circuito impreso de forma sencilla y económica y que es posible grabar la antena y los contactos en una única etapa.

De acuerdo con una configuración preferida, la antena grabada puede formarse en el primer lado del sustrato de circuito impreso. El sustrato de circuito impreso puede ser un sustrato dieléctrico hecho de un material compuesto (por ejemplo, vidrio-epoxi) o un material plástico (PET, PEN, poliimida). El sustrato del circuito impreso puede comprender una o más capas de material adhesivo y puede tener un espesor del orden de 20 a 200 pm, para mantener una flexibilidad compatible con procesos de fabricación de circuitos impresos continuos, por ejemplo, procesos de carrete a carrete. Preferentemente, se pueden unir y/o laminar dos láminas de material eléctricamente conductor, por ejemplo, láminas de cobre, en ambos lados del sustrato de circuito impreso. Cada lámina de material eléctricamente conductor puede grabarse para formar zonas de contacto y otros posibles elementos de circuitería, por ejemplo, para definir el patrón alámbrico de la antena y las almohadillas de contacto.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un circuito impreso, en donde el patrón alámbrico de antena tiene una única sección alámbrica que tiene una anchura comprendida dentro del intervalo entre 500 pm y 1000 pm.

La ventaja de esta solución es que la amplia anchura de traza reduce las pérdidas óhmicas a lo largo de la trayectoria de señal de la antena. En consecuencia, la antena muestra un mejor rendimiento en términos de alcance de comunicación con lectores de RFID y en términos de éxito en las pruebas EMVCo L1 Analog PICC.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un circuito impreso, en donde la antena tiene un tamaño de 26,8 mm x 12,95 mm.

La ventaja de esta solución es que se proporciona una antena ampliada y se reducen consecuentemente las pérdidas óhmicas, pero, al mismo tiempo, la antena proporcionada es compatible con el límite de fabricación de una anchura de 35 mm para las cintas usadas en un proceso de carrete a carrete.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un módulo para integración en una tarjeta inteligente, comprendiendo el módulo:

- Un circuito impreso como los descritos anteriormente; y

- Un chip de CI ubicado en el primer lado del sustrato de circuito impreso,

En donde el al menos un condensador de montaje superficial (SMD) está conectado en paralelo con el chip de CI, para sintonizar una frecuencia de resonancia de la antena para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia de un lector de RFID.

La ventaja de esta solución es que proporciona un único módulo que comprende una antena, uno o más condensadores de SMD y un chip de CI, en donde la frecuencia de resonancia del circuito electrónico resultante es ajustable actuando a nivel de la capacitancia del condensador o condensadores de SMD y/o de la inductancia de la antena. La frecuencia de resonancia del circuito electrónico resultante se puede ajustar ventajosamente sin sustituir el circuito eléctrico de la antena y/o el condensador. En otras palabras, se forma un circuito eléctrico de resonancia mediante la antena, el uno o más condensadores y el chip de CI, y se transmite una onda de radio que tiene la frecuencia de resonancia correspondiente durante la operación. De esta forma, la comunicación con un lector de RFID externo se puede realizar de forma sin contacto. La frecuencia de resonancia del circuito de resonancia compuesto por la antena, el uno o más condensadores de SMD y el chip de CI se puede determinar mediante la siguiente ecuación:f =1 /(2n^LCen donde C es la capacitancia total del sistema equivalente y L es la inductancia total del sistema equivalente. De acuerdo con las necesidades específicas de los usuarios, se pueden emplear diferentes chips de CI con diferente capacitancia interna y añadirlos al módulo. En el estado de la técnica, cuando se cambia el chip de CI (es decir, cuando se cambia la capacitancia del chip de CI), es necesario rediseñar la antena en consecuencia. Por el contrario, la presente solución proporciona una distribución única, que es compatible con múltiples chips, porque la frecuencia de resonancia del circuito electrónico resultante puede sintonizarse añadiendo al circuito uno o más condensadores y/o una o más porciones de trayectoria de antena adicionales. En particular, se pueden conectar uno o más condensadores a la antena para cambiar la capacitancia del circuito electrónico. Como alternativa, se pueden conectar una o más porciones de trayectoria de antena a la antena para ajustar la inductancia del circuito electrónico.

Además, la presente solución también tiene la ventaja de que las características de contacto y sin contacto están integradas en un único módulo, que se puede insertar directamente en el cuerpo de tarjeta sin necesidad de insertar incrustaciones de antena en el cuerpo de tarjeta.

De acuerdo con una realización preferida, se puede proporcionar un circuito impreso, en donde la antena tiene una inductancia baja, por ejemplo, una inductancia de aproximadamente 0,25 pH. Se puede conectar ventajosamente un condensador de SMD a la antena para compensar la baja inductancia y para obtener un circuito eléctrico de resonancia que tenga una frecuencia de resonancia que cumpla con una frecuencia de resonancia predefinida. De esta manera, se puede obtener un ajuste aproximado de la frecuencia de resonancia. Se puede añadir además un segundo condensador de SMD al circuito durante la etapa de unión alámbrica del chip de CI a la antena y a las almohadillas de contacto y se puede encapsular junto con el chip de CI. El propósito del segundo condensador de SMD es el de sintonizar con precisión la frecuencia de resonancia, en el caso de que la antena aún no esté en la frecuencia deseada después de la adición del primer condensador de SMD.

Por ejemplo, el chip de CI podría ser un chip diseñado por NXP, ST Microelectronics o Infineon. Por ejemplo, el chip de CI puede tener una capacitancia de 56 pF, 68 pF y/o 78 pF respectivamente.

Por ejemplo, dependiendo de la capacitancia del chip de CI conectado al módulo, puede ser necesario o no conectar uno o dos condensadores de SMD a la antena, para ajustar la capacitancia y, por tanto, la frecuencia de resonancia del circuito electrónico resultante y para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida. De manera similar, dependiendo de la capacitancia del chip de CI conectado al módulo, puede ser necesario o no conectar la porción de antena adicional al patrón inalámbrico de la antena, para ajustar la inductancia del circuito electrónico resultante y sintonizar la frecuencia de resonancia para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443. Por lo tanto, debe entenderse que el condensador de SMD puede conectarse eléctricamente a otros componentes electrónicos de acuerdo con las necesidades de los usuarios y, por lo tanto, está configurado para conectarse selectivamente en paralelo con el chip de CI.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un módulo, en donde el primer condensador de SMD y el chip de CI están encapsulados por medio de un material encapsulante.

La ventaja de esta configuración es que el condensador y el chip de CI pueden estar protegidos por el material encapsulante.

Por ejemplo, el material encapsulante puede formar un espesor adicional con respecto al primer lado del sustrato de circuito impreso en donde se ubican el condensador y el chip de CI (tecnología de tipo glob top).

Preferentemente, el material encapsulante puede cubrir además los alambres de unión usados para conectar el chip de CI a las almohadillas de contacto y/o para conectar el chip de CI a la antena.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se puede proporcionar un módulo, en donde el sustrato de circuito impreso comprende uno o más orificios no chapados para permitir una conexión por enlace alámbrico entre la una o más almohadillas de contacto y el chip de CI.

La ventaja de esta solución es que reduce los costes de producción, simplifica la fabricación del módulo y proporciona más flexibilidad en la estética de diseño. Preferentemente, el módulo no comprende ningún orificio chapado para conectar la una o más almohadillas de contacto y el chip de CI para una operación de modo de contacto de la tarjeta inteligente.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un módulo, en donde el chip de CI está conectado a la antena y/o a la porción de trayectoria de antena por medio de una unión alámbrica.

La ventaja de esta configuración es que el circuito formado por el chip de CI y la antena se forma mediante una unión alámbrica. Por consiguiente, se reducen los costes de producción y se simplifica la fabricación del módulo.

Preferentemente, se emplea un alambre de unión para conectar el primer y el segundo terminal del patrón alámbrico de antena al chip de CI, para completar la trayectoria de inductancia. De acuerdo con una realización preferida alternativa, si se añaden una o más porciones de trayectoria de antena al circuito electrónico, el segundo terminal de la antena y el cuarto terminal de la porción de trayectoria de antena se conectan al chip de CI por medio de unión alámbrica.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona un módulo, en donde el chip de CI tiene una intensidad de campo de activación baja, por ejemplo, una intensidad de campo de activación igual o inferior a 2 A/m, preferentemente igual o inferior a 0,5 A/m.

La ventaja de esta configuración es que el módulo cumple totalmente con los requisitos de EMV y se ha demostrado que pasa un gran número, incluso el 100 %, de las pruebas de las normas de EMV.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona una tarjeta inteligente que comprende un cuerpo de tarjeta y uno de los circuitos impresos descritos anteriormente y/o uno de los módulos descritos anteriormente.

La ventaja de esta configuración es que las características de contacto y sin contacto de la tarjeta inteligente están integradas en un único componente y, por lo tanto, es más fácil producir la tarjeta inteligente. Por ejemplo, la tarjeta inteligente puede ser una tarjeta inteligente dual para operación en modo de contacto y sin contacto. Además, la tarjeta inteligente que comprende uno de los circuitos impresos y/o módulos como los divulgados anteriormente muestra mejores prestaciones en términos de reducción de pérdidas óhmicas y mayores distancias de comunicación con las RFID.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona una tarjeta inteligente, en donde el cuerpo de tarjeta está hecho de un material no plástico tal como madera, metal o cerámica.

La ventaja de esta solución es que el material empleado para formar el cuerpo de tarjeta es ambientalmente sostenible. Dado que resulta desafiante integrar un alambre eléctrico, por ejemplo, un alambre de cobre de una antena, dentro de un material no plástico como madera, metal o cerámica, es particularmente ventajoso emplear un circuito de impresión o un módulo como el descrito anteriormente, en donde las características de contacto y sin contacto están integradas en un único componente.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona una cinta de carrete a carrete para su uso en un proceso de fabricación de una tarjeta inteligente, comprendiendo la cinta de carrete a carrete una pluralidad de circuitos impresos como los descritos anteriormente.

La ventaja de esta solución es que un proceso de carrete a carrete es un proceso continuo que permite la producción de una gran cantidad de circuitos impresos de forma rápida y eficiente.

De acuerdo con una realización adicional de la presente invención, se proporciona una cinta de carrete a carrete para su uso en un proceso de fabricación de una tarjeta inteligente, en donde la cinta de carrete a carrete comprende una pluralidad de módulos como el descrito anteriormente.

La ventaja de esta configuración es que un proceso de carrete a carrete es un proceso continuo que garantiza la fabricación de una gran cantidad de módulos de forma rápida y eficiente.

De acuerdo con una realización adicional, la cinta de carrete a carrete tiene una anchura de 35 mm.

La ventaja de esta solución es que una cinta de carrete a carrete que tiene una anchura de 35 mm es compatible con herramientas convencionales usadas en la fabricación de tarjetas inteligentes, pero, al mismo tiempo, puede acomodar antenas ampliadas con un tamaño de, por ejemplo, 26,8 x 12,95 mm.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se explicará en detalle con respecto a los dibujos adjuntos en los que:

LaFigura 1muestra esquemáticamente una vista tridimensional de una tarjeta inteligente de interfaz dual de acuerdo con algunas realizaciones ilustrativas de la presente divulgación;

LaFigura 2muestra esquemáticamente una vista superior de una distribución de un primer lado de un módulo de acuerdo con algunas realizaciones ilustrativas de la presente divulgación;

LaFigura 3muestra esquemáticamente una vista en perspectiva de un módulo de interfaz dual de acuerdo con algunas realizaciones ilustrativas de la presente divulgación;

LaFigura 4amuestra esquemáticamente una vista superior de un primer lado de un módulo de acuerdo con algunas realizaciones ilustrativas de la presente divulgación;

LaFigura 4bmuestra esquemáticamente una vista superior de un primer lado de un módulo de acuerdo con otras realizaciones ilustrativas de la presente divulgación;

LaFigura 4cmuestra esquemáticamente una vista superior de un primer lado de un módulo de acuerdo con otras realizaciones ilustrativas de la presente divulgación;

LaFigura 5muestra esquemáticamente una vista en sección transversal de un módulo de interfaz dual en una configuración de unión alámbrica con orificios no chapados, de acuerdo con algunas realizaciones ilustrativas de la presente divulgación;

LaFigura 6muestra esquemáticamente una vista superior de una distribución de un primer lado de un módulo de acuerdo con algunas realizaciones alternativas de la presente divulgación.

Descripción detallada

La Figura 1 muestra esquemáticamente, en una vista en perspectiva despiezada, una tarjeta inteligente 1 que comprende un cuerpo de tarjeta 3 y un módulo 5. El módulo 5 puede comprender una característica de comunicación de contacto (representada esquemáticamente en el módulo 5 de la Figura 1), configurada para comunicarse con un contacto externo y al menos un chip (no ilustrado) de la tarjeta inteligente 1, y una característica de comunicación sin contacto, tal como una antena (no ilustrada), configurada para comunicarse con el mismo chip cuando recibe un campo electromagnético externo.

De acuerdo con algunas realizaciones ilustrativas, el cuerpo de tarjeta 3 de la tarjeta inteligente 1 puede estar hecho de cualquier material, por ejemplo, un material plástico o no plástico, tal como un material plástico rígido, un material plástico flexible y un material no plástico tal como un metal, una cerámica o madera. Por ejemplo, un material plástico puede incluir al menos uno de PVC, PVC/ABS, PET, PETG y policarbonato. En otras palabras, el cuerpo de tarjeta 3 no está limitado a un material en particular y puede estar hecho de cualquier material porque las funciones de la tarjeta inteligente 1 pueden proporcionarse por el módulo 5, que se ha de integrar en el cuerpo de tarjeta.

Haciendo referencia a la Figura 1, una integración del módulo 5 en el cuerpo de tarjeta 3 de la tarjeta inteligente 1 se puede lograr formando una abertura 7 en el cuerpo de tarjeta 3 (por ejemplo, mediante fresado), de modo que el módulo 5 pueda acomodarse en la abertura 7 cuando se integra el módulo 5 en el cuerpo de tarjeta 3. La abertura 7 puede ser un rebaje que se extiende parcialmente en del cuerpo de tarjeta a lo largo de una dirección de espesor del cuerpo de tarjeta 3 o la abertura 7 puede ser un orificio pasante que se extiende a través de todo el espesor del cuerpo de tarjeta 3.

Preferentemente, se fresa un rebaje 7 que encaja con el tamaño de módulo en el cuerpo de tarjeta 3 y se implanta el módulo 5 de acuerdo con el proceso de tarjeta inteligente convencional. Preferentemente, puede ser necesario adaptar el utillaje al tamaño real del módulo a implantar. Por ejemplo, el módulo de DIF 5 de acuerdo con la presente invención puede ser más grande que los convencionales; por lo tanto, el utillaje debe adaptarse al tamaño real del módulo a implantar.

El módulo 5 puede incluir uno o más chips (no ilustrados) de modo que toda la funcionalidad de la tarjeta inteligente 1 pueda integrarse en el módulo 5. En algunas realizaciones de ejemplo, el módulo 5 puede incluir un chip para implementar una tarjeta de tipo dual, en donde el chip está configurado para comunicarse con un lector externo de contacto o sin contacto (no ilustrado).

De acuerdo con algunas realizaciones ilustrativas de la presente divulgación, el módulo no está limitado a un tamaño particular siempre que el tamaño del módulo 5 sea menor que las dimensiones geométricas proporcionadas por el cuerpo de tarjeta. Por ejemplo, el tamaño del módulo 5 puede estar limitado únicamente por las dimensiones del cuerpo de tarjeta 3 junto con consideraciones opcionales con respecto a la apariencia estética de la tarjeta inteligente 1.

En algunas realizaciones ilustrativas, el módulo 5 de la Figura 1 puede corresponder al módulo 200 de las Figuras 2, 3, 4a y 6, descrito a continuación. En algunas otras realizaciones ilustrativas, el módulo 5 de la Figura 1 puede corresponder al módulo 200' de la Figura 4b descrito a continuación. En algunas otras realizaciones ilustrativas, el módulo 5 de la Figura 1 puede corresponder al módulo 200'' de la Figura 4c descrito a continuación.

La Figura 2 ilustra esquemáticamente una vista superior de un módulo 200 para integración en una tarjeta inteligente, de acuerdo con una realización de la presente invención.

El módulo 200 comprende un circuito impreso 100 para su integración en una tarjeta inteligente y un chip de CI 30. El circuito impreso 100 de la Figura 2 comprende un sustrato de circuito impreso 4 de material dieléctrico (no visible), que tiene un primer lado 4a y un segundo lado 4b; una antena 10, situada en el primer lado 4a del sustrato de circuito impreso 4; un primer condensador de SMD 20a conectado a la antena 10; un segundo condensador de SMD 20b configurado para ser conectable selectivamente a la antena 10; una pluralidad de almohadillas de contacto 50 para conexión externa (no mostradas), que pueden estar ubicadas en el segundo lado 4b del sustrato de circuito impreso 4.

En la Figura 2, únicamente se ilustra el primer lado 4a del sustrato de circuito impreso, por lo tanto, únicamente son visibles la antena 10, los condensadores de SMD 20a, 20b y el chip de CI 30. De acuerdo con la configuración ilustrativa y no limitativa del módulo 200 de la Figura 2, las almohadillas de contacto 50 están ubicadas en el segundo lado 4b del sustrato de circuito impreso 4 y, por tanto, no son visibles en esta figura.

La antena 10 tiene un patrón alámbrico que se extiende continuamente entre un primer terminal 11 y un segundo terminal 12a. Como se explicará más adelante, la antena 10 comprende además un terminal adicional 12b, de manera que el circuito impreso 100 es compatible con chips 30, 30', 30" que tienen diferentes capacitancias y diferentes distribuciones de unión. El segundo terminal 12a y el terminal adicional 12b de la antena 10 están conectados por medio de la traza grabada 42.

El patrón alámbrico de la antena 10 comprende tres vueltas y una anchura amplia, por ejemplo, entre 500 jm y 1000 |jm. La configuración del patrón alámbrico de la antena que comprende un número pequeño de vueltas, por ejemplo, entre dos y cuatro vueltas, y una anchura amplia garantiza la minimización de las pérdidas óhmicas a lo largo de la trayectoria de antena. De esta manera, la antena 10 de la configuración de la Figura 2 tiene menores pérdidas óhmicas respecto a las antenas convencionales y se ajusta a las normas EMVCo. La antena 10 puede tener preferentemente una longitud L de 26,8 mm y una anchura W de 12,95 mm.

De acuerdo con un proceso de fabricación ilustrativo, el patrón alámbrico de antena 10 puede formarse por medio de un proceso de grabado químico.

Una lámina de material eléctricamente conductor se coloca en el primer lado 4a de la capa de sustrato 4. El material conductor puede ser, por ejemplo, cobre, aluminio o una aleación de cobre o aluminio. A continuación, los patrones se fotolitografían en la lámina de material eléctricamente conductor mediante deposición, exposición y revelado de una resina fotosensible. Se usa una etapa de grabado químico para formar el patrón alámbrico de antena 10, que comprende el primer terminal de antena 11, el segundo terminal de antena 12a y el terminal de antena adicional 12b. Además, la etapa de grabado químico se puede usar para formar una trayectoria grabada 22 conectada al patrón alámbrico de antena 10. La trayectoria grabada 22 puede comprender una almohadilla grabada 21 y puede estar configurada para la colocación y fijación sucesivas de los condensadores de SMD 20a, 20b, tal como se describirá a continuación. A continuación, se retira químicamente la resina que protege los patrones durante el grabado y, opcionalmente, se depositan electroquímica o químicamente capas metálicas adicionales (por ejemplo, níquel, oro, paladio) sobre los patrones grabados.

En configuraciones preferidas, el diseño del módulo 200 puede modificarse de manera que el primer terminal 11 de la antena 10 esté colocado cerca del chip de CI 30, en el área de encapsulación. Este tipo de diseño se divulga, por ejemplo, en la patente EP 2877965 B1 del mismo solicitante, cuyo contenido se incorpora en el presente documento por referencia.

Uno o más condensadores de SMD 20a, 20b pueden estar conectados mecánica y eléctricamente en paralelo a la antena 10 del circuito impreso 100. Por ejemplo, en la figura 2, se ilustran dos condensadores de SMD 20a, 20b. Sin embargo, debe quedar claro que se puede proporcionar cualquier número de condensadores, por ejemplo uno, tres, cuatro, cinco o más, sin alejarse de las enseñanzas de la presente divulgación.

De acuerdo con un proceso de fabricación ilustrativo, el primer condensador de SMD 20a puede colocarse en la trayectoria grabada 22 y puede fijarse a ella por medio de un proceso de tecnología de montaje superficial. La trayectoria grabada 22 comprende dos trazas grabadas paralelas, que se conectan entre sí solo cuando únicamente se monta el primer condensador de SMD 20a. Por ejemplo, el primer condensador de SMD 20a puede fijarse a la trayectoria grabada 22 por medio de materiales conductores, tales como soldadura, ACP, ACF y similares. De esta manera se puede obtener una conexión electrónica entre el primer condensador de SMD 20a y la antena 10 a través de la ruta grabada 22 y la almohadilla grabada 21.

De manera similar, el segundo condensador de SMD 20b puede colocarse en la trayectoria grabada 22 y puede fijarse a ella por medio de un proceso de tecnología de montaje superficial. El segundo condensador de SMD 20b puede conectarse selectivamente en paralelo a la antena 10, fijándolo a la trayectoria grabada 22 de acuerdo con las necesidades del usuario, como se explica a continuación.

En una porción del sustrato de circuito impreso 4 no cubierta por el patrón alámbrico de antena 10, se ubica un chip de CI 30. El chip electrónico 30 puede estar acoplado mecánicamente al sustrato por medio de tecnologías conocidas, por ejemplo, por medio de una tecnología de unión de matriz. El chip electrónico 30 puede estar conectado eléctricamente a los demás componentes eléctricos del módulo 200 por medio de tecnología conocida, tal como tecnología de chip flip, tecnología de unión alámbrica y similares. Preferentemente, el chip de CI 30 está conectado a la antena 10 mediante unión alámbrica.

En la configuración ilustrada en la Figura 2, la conexión entre el primer terminal 11 de la antena 10 y el chip de CI 30 se realiza por medio de alambre de unión 43; la conexión eléctrica entre el segundo terminal 12a de la antena 10 y el chip de CI 30 se realiza por medio de alambre de unión 45; el primer terminal 11 de la antena 10 está conectado a la primera almohadilla grabada 21 del condensador o condensadores 20a, 20b por medio alambre de unión 40.

De acuerdo con algunos ejemplos ilustrativos, el chip 30 de las Figuras 2 y 3 puede ser del tipo de chip suministrado por NXP, ST Microelectronics y/o Infineon con una capacitancia de 56 pF, 68 pF o 78 pF, respectivamente.

De acuerdo con un proceso de fabricación ilustrativo, después de la conexión del chip de CI 30 a la antena 10 mediante unión alámbrica, el chip de CI 30 y el primer condensador de SMD 20a se encapsulan por medio de un material encapsulante 35. El material encapsulante 35 cubre preferiblemente también los alambres de unión 32, 40, 42, 43, 45, cuya función se describirá a continuación.

El primer condensador de SMD 20a se conecta ventajosamente a la antena 10 en una etapa temprana del proceso de fabricación del módulo 200. Por ejemplo, el primer condensador 20a se conecta al circuito electrónico antes de la encapsulación del primer condensador 20a y el chip de CI 30 en el material encapsulante 35.

Por otra parte, el segundo condensador de SMD 20b puede conectarse al circuito electrónico en una etapa posterior de la fabricación del módulo 200, por ejemplo después de la conexión del primer condensador de SMD 20a y después de aplicar el material encapsulante 35. De hecho, el segundo condensador de SMD 20b preferiblemente no está cubierto por material encapsulante, con el fin de permitir flexibilidad en su posicionamiento y en el ajuste fino de la frecuencia de resonancia del circuito eléctrico, como se detallará a continuación.

La presente invención se basa en la idea de proporcionar un circuito impreso con uno o dos condensadores de SMD 20a, 20b, que pueden conectarse en paralelo al circuito electrónico que comprende la antena 10 y el chip de CI 30 para ajustar la frecuencia de resonancia del circuito electrónico y permitir la comunicación dentro del intervalo de detección de frecuencia de RFID convencional. De hecho, la antena 10 y el chip de CI 30 pueden formar un circuito de resonancia que tiene una frecuencia de resonancia inicial igual af =1 /(2n^LC, en donde C es la capacitancia total del sistema equivalente y L es la inductancia total del sistema equivalente. La capacitancia del chip de CI 30 puede variar, por ejemplo, de acuerdo con los diferentes proveedores y/o las difernetes necesidades de los usuarios. La frecuencia de resonancia del circuito de resonancia debe cumplir con normas específicas para la comunicación de RF, por ejemplo, las normas ISO 4443. Conectando adicionalmente uno o dos condensadores de SMD 20a, 20b al circuito de resonancia que comprende el chip de CI 30 y la antena 10, es posible ajustar la frecuencia de resonancia del circuito electrónico resultante para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida dentro del intervalo de detección de frecuencia de RFID convencional. Añadiendo únicamente un condensador de 20a al circuito, es posible una sintonización aproximada de la frecuencia de resonancia resultante. Añadiendo dos condensadores 20a, 20b al circuito se obtiene una sintonización precisa de la frecuencia de resonancia resultante. De acuerdo con configuraciones alternativas (no mostradas), se podrían añadir condensadores de SMD adicionales (tres, cuatro, cinco o más) al circuito electrónico para sintonizar con precisión la frecuencia de resonancia.

Por ejemplo, se puede proporcionar un circuito impreso 100, en donde la antena 10 tiene una inductancia de 0,25 pm y el chip de CI 30' (véase la Figura 4b a continuación) tiene una capacitancia interna de 68 pF, lo que da como resultado por tanto una frecuencia de resonancia de 39 MHz, que no está dentro del intervalo requerido para la comunicación de RFID. Añadiendo, por ejemplo, un primer condensador de SMD de 20a con una capacidad de 470 pF al circuito, se puede obtener una primera frecuencia de resonancia de 13,8 MHz. Añadiendo, por ejemplo, un segundo condensador de SMD 20b con una capacitancia de 20 pF al circuito, se puede obtener una frecuencia de resonancia optimizada de 13,7 MHz.

Por lo tanto, se ha de entender que el módulo 200 puede configurarse para conectar un condensador de SMD 20a al chip de CI 30 y a la antena 10, para formar un primer circuito electrónico que tiene una primera frecuencia de resonancia que coincide con una frecuencia de resonancia predefinida para la comunicación de RF. Como alternativa, se pueden conectar dos condensadores de SMD 20a, 20b en paralelo al chip de CI 30 y a la antena 10 para formar un segundo circuito electrónico para sintonizar con precisión la primera frecuencia de resonancia y obtener una frecuencia de resonancia optimizada dentro del intervalo de detección RFID convencional.

La Figura 3 ilustra esquemáticamente una vista en perspectiva del módulo 200, de acuerdo con una realización de la presente invención. En particular, la Figura 3 ilustra esquemáticamente el módulo 200 de la Figura 2, pero también muestra las almohadillas de contacto 50, que están ubicadas en el segundo lado 4b del sustrato de circuito impreso 4. En la Figura 3 se ilustran esquemáticamente cinco almohadillas de contacto 50, aunque debe entenderse que se puede proporcionar cualquier número de almohadillas de contacto que cumplan con diferentes normas. Las almohadillas de contacto 50 pueden estar acopladas eléctricamente a un dispositivo externo para alimentar el chip de CI 30 del módulo 200 y para permitir la comunicación entre el chip y el lector en modo de contacto.

El módulo 200 de las Figuras 2 y 3 comprende además una pluralidad de orificios ciegos 31 formados en el primer lado 4a del sustrato de circuito impreso 4. Aunque en la Figura 2 se ilustran cinco orificios ciegos 31, debe entenderse que se puede proporcionar cualquier número de orificios ciegos 31, por ejemplo, uno, dos, tres, cuatro, seis, siete o más. Los orificios ciegos 31 pueden comprender orificios no chapados 31, que pueden garantizar la unión alámbrica entre las almohadillas de contacto 50 y el chip de CI 30 para la operación en modo de contacto del módulo. Preferentemente, el número de orificios ciegos 31 corresponde al número de almohadillas de contacto 50.

El módulo de acuerdo con la presente invención tiene la ventaja de que una única distribución del circuito impreso 100 es compatible con diferentes chips de CI que tienen diferentes capacitancias y también diferentes diseños para la unión alámbrica. Este concepto se ejemplifica con referencia a las Figuras 4a, 4b y 4c.

La Figura 4a ilustra esquemáticamente un detalle del módulo 200 que comprende el chip de CI 30, de acuerdo con una realización de la presente invención.

En el circuito eléctrico ilustrado esquemáticamente en la Figura 4a, el chip de CI 30 y la antena 10 están conectados por medio de unión alámbrica. El primer terminal 11 de la antena 10 está conectado al chip de CI 30 por medio de alambre de unión 43, mientras que el segundo terminal 12a de la antena 10 está conectado al chip de CI 30 por medio de alambre de unión 45. De esta manera se forma la trayectoria de inductancia. El primer terminal 11 de la antena 10 está conectado además a la almohadilla grabada 21 del paralelo de dos condensadores de SMD 20a, 20b por medio de alambre de unión 40. El segundo terminal 12a de la antena 10 está conectado a la trayectoria grabada 22 en la que están montados los dos condensadores de SMD 20a, 20b por medio de la traza grabada 42. De esta manera, los dos condensadores de SMD 20a, 20b se conectan en paralelo al chip de CI 30.

En la configuración de la Figura 4a, el chip de CI 30, el primer condensador de SMD 20a y los alambres de unión 32, 40, 42, 43, 45 están encapsulados por medio de un material encapsulante 35, mientras que el segundo condensador de SMD 20b no está cubierto por el material encapsulante 35.

El chip de CI 30 está conectado además a las almohadillas de contacto 50 (no mostradas) por medio de los orificios no chapados 31 y los alambres de unión 32. Se usan cinco alambres de unión 32 para conectar el chip de CI 30 a las almohadillas de contacto 50.

De acuerdo con algún ejemplo ilustrativo, el chip 30 de la Figura 4a puede ser del tipo de chip suministrado por Infineon con una capacitancia de 78 pF y el primer condensador de SMD 20a puede tener una capacitancia de 460 pF.

La Figura 4b ilustra esquemáticamente un detalle del módulo 200' que comprende el chip de CI 30', de acuerdo con una realización alternativa de la presente invención.

En el circuito eléctrico ilustrado esquemáticamente en la Figura 4b, el chip de CI 30 y la antena 10 están conectados por medio de unión alámbrica. El primer terminal 11 de la antena 10 está conectado al chip de CI 30' por medio de alambre de unión 43, mientras que el segundo terminal 12a de la antena 10 está conectado al chip de CI 30' por medio de alambre de unión 45. De esta manera se forma la trayectoria de inductancia. El primer terminal 11 de la antena 10 está conectado además a la almohadilla grabada 21 del paralelo de dos condensadores de SMD 20a, 20b por medio de alambre de unión 40. El segundo terminal 12a de la antena 10 está conectado además a la trayectoria grabada 22 en la que están montados los dos condensadores de SMD 20a, 20b por medio de la traza grabada 42. De esta manera los dos condensadores de SMD 20a, 20b quedan conectados en paralelo al chip de CI 30'.

En la configuración de la Figura 4b, el chip de CI 30, el primer condensador de SMD 20a y los alambres de unión 32, 40, 42, 43, 45 están encapsulados por medio de un material encapsulante 35, mientras que el segundo condensador de SMD 20b no está cubierto por el material encapsulante 35.

El chip de CI 30' está conectado además a las almohadillas de contacto 50 (no mostradas) por medio de los orificios no chapados 31 y los alambres de unión 32. Se usan cinco alambres de unión 32 para conectar el chip de CI 30 a las almohadillas de contacto 50.

De acuerdo con algún ejemplo ilustrativo, el chip 30 de la Figura 4b puede ser del tipo de chip suministrado por ST Microelectronics con una capacitancia de 68 pF y el primer condensador de SMD 20a puede tener una capacitancia de 470 pF.

La Figura 4c ilustra esquemáticamente un detalle del módulo 200' que comprende el chip de CI 30'', de acuerdo con una realización alternativa de la presente invención.

En el circuito eléctrico ilustrado esquemáticamente en la Figura 4c, el chip de CI 30'' y la antena 10 están conectados por medio de unión alámbrica. El primer terminal 11 de la antena 10 está conectado al chip de CI 30" por medio de alambre de unión 43. A diferencia de las configuraciones mostradas en las Figuras 4a y 4b, el segundo terminal 12a de la antena 10 no está conectado directamente al chip de CI 30": el segundo terminal 12a está conectado al terminal adicional 12b a través de la traza grabada 42 y el terminal adicional 12b está conectado al chip de CI 30" por medio de alambre de unión 44. De esta manera se cierra la trayectoria de inductancia. Gracias a la configuración del patrón alámbrico de antena 10 que comprende dos terminales de "extremo" 12a y 12b formados a lo largo de la traza grabada 42, es posible usar la misma configuración del circuito impreso 100 para conectar chips de CI 30, 30', 30" que tienen diferentes distribuciones de unión.

El primer terminal 11 de la antena 10 está conectado además a la almohadilla grabada 21 del paralelo de dos condensadores de SMD 20a, 20b por medio de alambre de unión 40. El terminal adicional 12b de la antena 10 está conectado a la trayectoria grabada 22 en la que están montados los dos condensadores de SMD 20a, 20b. De esta manera los dos condensadores de SMD 20a, 20b quedan conectados en paralelo al chip de CI 30''.

En la configuración de la Figura 4c, el chip de CI 30, el primer condensador de SMD 20a y los alambres de unión 32, 40, 42, 43, 44, 45 están encapsulados por medio de un material encapsulante 35, mientras que el segundo condensador de SMD 20b no está cubierto por el material encapsulante 35.

El chip de CI 30'' está conectado además a las almohadillas de contacto 50 (no mostradas) por medio de los orificios no chapados 31 y los alambres de unión 32. Se usan cinco alambres de unión 32 para conectar el chip de CI 30 a las almohadillas de contacto 50.

De acuerdo con algún ejemplo ilustrativo, el chip 30 de la Figura 4c puede ser del tipo de chip suministrado por NXP con una capacitancia de 56 pF y el primer condensador de SMD 20a puede tener una capacitancia de 480 pF.

Preferentemente, los chips de CI 30, 30', 30" requieren una intensidad de campo de activación inferior a 2 A/m, preferentemente inferior a 0,5 A/m. De esta manera, se garantizan mejores rendimientos de los módulos 200, 200', 200", ya que han demostrado pasar un mayor número, incluso el 100 %, de los casos de prueba analógica EMVCo L1 PICC en estas condiciones.

La Figura 5 muestra esquemáticamente una vista en sección transversal de un módulo de interfaz dual 200, 200', 200" de acuerdo con algunas realizaciones ilustrativas de la presente divulgación.

El módulo de interfaz dual 200, 200', 200" de la Figura 5 comprende un circuito impreso 100 y un chip de CI 30, 30', 30". El circuito impreso 100 comprende un sustrato de circuito impreso 4 de material dieléctrico, que tiene un primer lado 4a y un segundo lado 4b. En el primer lado 100a, se forman el chip de CI 30, 30', 30", el patrón de antena 10 y los condensadores 20a, 20b, mientras que en el segundo lado 100b del sustrato de circuito impreso 4 se colocan las almohadillas de contacto externas 50. El chip de CI 30, 30', 30" está conectado a las almohadillas de contacto 50 por medio de alambres de unión 32. El chip de CI 30, 30', 30", los condensadores 20a, 20b y los alambres de unión 32 están protegidos por un material encapsulante 35.

Se forman orificios 31 en el sustrato del conector 4, lo que permite la unión alámbrica entre las almohadillas de contacto 50 del patrón de contacto externo y el chip 30, 30', 30". Los orificios 31 mostrados en la Figura 5 son orificios ciegos, no chapados, que proporcionan una conexión directa entre el alambre 32 y el lado inferior de la almohadilla de contacto 50.

De acuerdo con un proceso de fabricación para producir agujeros ciegos no chapados, se proporciona una capa de sustrato 4 y se coloca al menos una lámina de material eléctricamente conductor en su primer lado. El material conductor puede ser, por ejemplo, cobre, aluminio o una aleación de cobre o aluminio. El segundo lado de la capa de sustrato 4 está recubierto con un material adhesivo (no mostrado). A continuación, se perfora la capa de sustrato 4 recubierta con el material adhesivo y conductor, por ejemplo, mediante punzonado mecánico o láser, para formar orificios 31 y posiblemente aberturas laterales (orificios de rueda dentada) usadas para guiar una banda en un proceso de carrete a carrete. A continuación se lamina una segunda lámina de material eléctricamente conductor en el segundo lado de la capa de sustrato 4. Los orificios 31 se denominan a continuación orificios "ciegos", ya que están cerrados por un lado por la lámina metálica. Como alternativa, se podría proporcionar un sustrato dieléctrico 4 con material conductor en ambos lados y se podrían formar agujeros 31 en la capa dieléctrica y en la primera capa de material conductor usando un láser.

A continuación, los patrones se fotolitografían en las dos láminas de material eléctricamente conductor mediante deposición, exposición y revelado de una resina fotosensible. Se usa una etapa de grabado químico para crear patrones de los circuitos eléctricos en ambos lados del sustrato (es decir, las almohadillas de contacto 50 de las Figuras 3 y 5, la antena 10 y los terminales de antena 11, 12a, 12b, las trayectorias grabadas 22, 42, etc.). A continuación, se retira químicamente la resina que protege los patrones durante el grabado y, opcionalmente, se depositan electroquímica o químicamente capas metálicas adicionales (por ejemplo, níquel, oro, paladio) sobre los patrones grabados y en el fondo de los orificios 31.

La Figura 6 ilustra esquemáticamente una vista superior de un módulo 200 de acuerdo con una realización alternativa de la presente invención.

El módulo 200 ilustrado en la Figura 6 comprende un sustrato 4, sobre el que se ubica un patrón alámbrico de antena 10, dos condensadores de SMD 20a, 20b y un chip de CI 30. El módulo 200 de la Figura 6 comprende además una porción de trayectoria de antena 15 que se extiende continuamente entre un tercer terminal 13 y un cuarto terminal 14.

En la configuración mostrada en la Figura 6, el primer terminal 11 de la antena 10 está conectado al tercer terminal 13 de la porción de trayectoria de antena 15 por medio de un alambre de unión 41. De esta manera, el módulo 200 comprende una antena aumentada, que comprende el patrón alámbrico de antena 10 y la porción de trayectoria de antena 15 y que se extiende de manera continua entre un segundo terminal 12a y un cuarto terminal 14. En consecuencia, la inductancia resultante de la antena aumentada es mayor que la inductancia del patrón alámbrico de antena 10.

El segundo terminal 12a está conectado al terminal adicional 12b a través de la traza grabada 42.

El segundo terminal 12a de la antena aumentada está conectado al chip de CI 30 por medio del alambre de unión 45 y el cuarto terminal 14 de la antena aumentada está conectado además al chip de CI 30 por medio del alambre de unión 43' para cerrar la trayectoria de inductancia.

En la configuración mostrada en la Figura 6, el segundo terminal 12a y el cuarto terminal 14 de la antena aumentada están conectados además a la trayectoria grabada 22 en la que están montados los condensadores de SMD 20a, 20b a través de las trazas grabadas correspondientes. De esta manera, los dos condensadores 20a, 20b se conectan además en paralelo al chip de CI 30, para formar una frecuencia de resonancia que tiene una capacitancia incrementada y para coincidir con una frecuencia de resonancia predefinida, como se describió anteriormente.

El módulo 200 de la Figura 6 permite por tanto no únicamente conectar selectivamente uno o dos condensadores de SMD 20a, 20b al circuito eléctrico que comprende la antena 10 y el chip de CI 30 para ajustar la frecuencia de resonancia, sino que también permite conectar selectivamente la porción de trayectoria de antena 15 al patrón alámbrico de antena 10. En consecuencia, hay que entender que son posibles diferentes opciones: un circuito eléctrico que comprende la antena 10, el chip de CI 30 y un condensador 20a; un circuito eléctrico que comprende la antena 10, el chip de CI 30 y ambos condensadores 20a, 20b; un circuito eléctrico que comprende la antena 10, el chip de CI 30, ambos condensadores 20a, 20b y la porción de trayectoria de antena 15. Como alternativa, también es posible una configuración del circuito eléctrico, en donde el circuito eléctrico puede comprender la antena 10, la porción de trayectoria de antena 15, un condensador 20a y el chip de CI 30. De esta manera, es posible sintonizar con precisión la frecuencia de resonancia del circuito electrónico resultante para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida para la comunicación de RFID.

Por lo tanto, se ha de entender que la distribución del módulo 200 de la Figura 6 puede emplearse ventajosamente con diferentes chips de CI 30, 30', 30" proporcionados por diferentes proveedores y/o que tienen diferentes capacitancias, por ejemplo una capacitancia de 56 pF, de 68 pF y/o de 78 pF. De acuerdo con la capacitancia interna de los chips de CI 30, 30' y 30", se pueden preferir una o más de las configuraciones divulgadas anteriormente.

De acuerdo con algunas realizaciones de la presente divulgación, se usa un proceso de cinta de carrete a carrete para fabricar la tarjeta inteligente 1. Por ejemplo, la cinta de carrete a carrete puede comprender una pluralidad de circuitos impresos 100. Por ejemplo, la cinta de carrete a carrete puede comprender una pluralidad de módulos 200, 200', 200" que comprenden el circuito impreso 100 y el chip de CI 30, 30', 30".

En algunas realizaciones ilustrativas, la cinta puede tener una anchura de aproximadamente 35 mm y puede comprender una pluralidad de antenas ampliadas que tienen una longitud de 26,8 mm de largo y una anchura de 12,95 mm. El tamaño de 26,8 mm x 12,95 mm representa, de hecho, el límite de fabricación para fabricar una antena ampliada aprovechando una cinta de 35 mm convencional. En consecuencia, se puede proporcionar un circuito impreso de acuerdo con la presente invención que puede diseñarse para ser compatible con múltiples tipos de chips, tales como los chips fabricados por los proveedores NXP, Infineon y STM (ST Microelectronics).

La terminología usada en el presente documento es para el propósito de describir realizaciones particulares únicamente y no se pretende que limite la divulgación. Como se usa en el presente documento, las formas singulares "un", "una" y "el/la" se pretende que incluyan las formas plurales también, a menos que el contexto lo indique claramente de otra manera. Se entenderá adicionalmente que, los términos "comprende" y/o "que comprende", cuando se usan en esta memoria descriptiva, especifican la presencia de características, elementos integrantes, etapas, operaciones, elementos y/o componentes indicados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más otras características, elementos integrantes, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos de los mismos. "Opcional" u "opcionalmente" significa que el evento o circunstancia descrito a continuación puede o no ocurrir, y que la descripción incluye instancias en las que el evento ocurre e instancias en las que no.

El lenguaje aproximado, tal como se usa en el presente documento a lo largo de la memoria descriptiva y las reivindicaciones, se puede aplicar para modificar cualquier representación cuantitativa que pudiera variar de manera permisible sin dar como resultado un cambio en la función básica con la que está relacionada. En consecuencia, un valor modificado por un término o términos, como "alrededor", "aproximadamente" y "sustancialmente", no debe limitarse al valor preciso especificado. En al menos algunos casos, el lenguaje aproximado puede corresponder a la precisión de un instrumento para medir el valor. En este punto y a lo largo de toda la memoria descriptiva y las reivindicaciones, las limitaciones de intervalo pueden combinarse y/o intercambiarse, tales intervalos se identifican e incluyen todos los subintervalos contenidos en los mismos a menos que el contexto o el lenguaje indiquen lo contrario. "Aproximadamente", cuando se aplica a un valor particular de un intervalo, se aplica a ambos valores y, a menos que dependa de la precisión del instrumento que mide el valor, puede indicar /-10 % del valor o valores indicados.

Lista de referencias

1: tarjeta inteligente

3: cuerpo de tarjeta

4: sustrato

4a: primer lado de sustrato

4b: segundo lado de sustrato

5: módulo

7: apertura en el cuerpo de tarjeta

10: antena

11: primer terminal de antena (inicio)

12a: segundo terminal de antena (extremo)

12b: terminal de antena adicional

13: tercer terminal de la porción de trayectoria de antena

14: cuarto terminal de la porción de trayectoria de antena

15: porción de la trayectoria de antena

20a, 20b: condensadores

21: almohadilla grabada de condensador

22: trayectoria grabada

30, 30', 30": chip de CI

31: agujero no chapado

32: alambre de unión

40, 41, 43, 43', 44, 45: alambres de unión

42: traza grabada

50: almohadillas de contacto

100: circuito impreso

200, 200', 200": módulo

L: longitud

W: anchura

Claims (18)

REIVINDICACIONES

1. Un circuito impreso (100) para integración en una tarjeta inteligente (1), comprendiendo dicho circuito impreso (100):

- Un sustrato de circuito impreso (4) de material dieléctrico que tiene un primer lado y un segundo lado;

- Una antena (10) que tiene un patrón alámbrico que se extiende entre un primer terminal (11) y un segundo terminal (12a, 12b) y que está ubicada en dicho primer lado de dicho sustrato de circuito impreso (4), teniendo dicha antena (10) una frecuencia de resonancia;

- Una o más almohadillas de contacto (50) ubicadas en dicho segundo lado de dicho sustrato de circuito impreso (4) y que forman un patrón de contacto externo; y

- Al menos un primer condensador de montaje superficial (SMD) (20a) conectado a dicho primer terminal (11) y a dicho segundo terminal (12a, 12b) de dicha antena (10) para ajustar dicha frecuencia de resonancia de dicha antena (10), para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443,

caracterizado por que:

dicho primer condensador de montaje superficial (20a) y dicho primer terminal (11) y dicho segundo terminal (12a, 12b) de dicha antena (10) están formados en el mismo lado de dicho sustrato de circuito impreso (4), y dicho primer terminal (11) de dicha antena (10) está conectado a una primera almohadilla grabada (21) de dicho primer condensador (20a) por medio de unión alámbrica.

2. El circuito impreso (100) de la reivindicación 1, en donde dicho circuito impreso (100) comprende además un segundo condensador de SMD (20b) conectado a dicho primer terminal (11) y a dicho segundo terminal (12a, 12b) de dicha antena (10), para sintonizar con precisión dicha frecuencia de resonancia de dicha antena (10).

3. El circuito impreso (100) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde dicha antena (10) tiene una inductancia baja, por ejemplo, inferior a 0,5 pH, preferentemente comprendida entre 0,2 pH y 0,5 pH.

4. El circuito impreso (100) de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha antena (10) tiene una longitud de trayectoria y dicho circuito impreso (100) comprende además al menos una porción de trayectoria de antena (15) que tiene una longitud de trayectoria adicional, estando dicha al menos una porción de trayectoria de antena (15) configurada para conectarse selectivamente a dicha antena (10),

para aumentar dicha longitud de trayectoria en una longitud correspondiente a dicha longitud de trayectoria adicional y

para ajustar dicha frecuencia de resonancia de dicha antena (10), para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443.

5. El circuito impreso (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho patrón alámbrico de antena (10) está hecho de un número total de vueltas igual o menor que cuatro, por ejemplo, dos, tres o cuatro vueltas, preferentemente tres vueltas.

6. El circuito impreso (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha antena (10) es una antena grabada.

7. El circuito impreso (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho patrón alámbrico de antena (10) tiene una única sección alámbrica que tiene una anchura comprendida dentro del intervalo entre 500 pm y 1000 pm.

8. El circuito impreso (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha antena (10) tiene un tamaño de 26,8 mm x 12,95 mm.

9. Un módulo (200, 200', 200") para integración en una tarjeta inteligente (1) que comprende:

- el circuito impreso (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8; y

- un chip de CI (30, 30', 30") ubicado en dicho primer lado de dicho sustrato de circuito impreso (4),

en donde dicho al menos primer condensador de montaje superficial (SMD) (20a) está conectado en paralelo con dicho chip de CI (30, 30', 30") para sintonizar una frecuencia de resonancia de dicha antena (10) para que coincida con una frecuencia de resonancia predefinida, por ejemplo, una frecuencia de resonancia comprendida dentro del intervalo definido en las normas ISO 14443.

10. El módulo (200, 200', 200") de acuerdo con la reivindicación 9, en donde dicho primer condensador de SMD (20a) y dicho chip de CI (30, 30', 30") están encapsulados por medio de un material encapsulante (35).

11. El módulo (200, 200', 200") de la reivindicación 10 cuando depende de la reivindicación 2, en donde dicho segundo condensador de SMD (20b) no está encapsulado por dicho material encapsulante (35).

12. El módulo (200, 200', 200") de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde dicho sustrato de circuito impreso (4) comprende uno o más orificios no chapados (31) para permitir una conexión por unión alámbrica entre dichas una o más almohadillas de contacto (50) y dicho chip de CI (30, 30', 30").

13. El módulo (200, 200', 200") de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde dicho chip de CI (30, 30', 3 está conectado a dicha antena (10) y/o a dicha porción de trayectoria de antena (15) por medio de una unión alámbrica.

14. El módulo (200, 200', 200") de cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde dicho chip de CI (30, 30', 3 tiene una intensidad de campo de activación baja, por ejemplo una intensidad de campo de activación igual o inferior a 2 A/m, preferentemente igual o inferior a 0,5 A/m.

15. Una tarjeta inteligente (1) que comprende un cuerpo de tarjeta (3) y el circuito impreso (100) de una de las reivindicaciones 1 a 8 o el módulo (200, 200', 200") de una de las reivindicaciones 9 a 14.

16. La tarjeta inteligente (1) de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el cuerpo de tarjeta (3) está hecho de un material no plástico tal como madera, metal o cerámica.

17. Una cinta de carrete a carrete para su uso en un proceso de fabricación de una tarjeta inteligente (1), comprendiendo la cinta de carrete a carrete una pluralidad de circuitos impresos (100) de una de las reivindicaciones

1 a 8.

18. Una cinta de carrete a carrete para su uso en un proceso de fabricación de una tarjeta inteligente (1), comprendiendo la cinta de carrete a carrete una pluralidad de módulos (200, 200', 200") de una de las reivindicaciones

9 a 14.