技术领域
[0001] 本
发明涉及
智能卡及
读卡器的天线技术领域，尤其涉及一种基于金属触点的天线电子层及其加工工艺。
背景技术
[0002] 目前，非
接触智能卡等采用射频技术的设备，其核心部分一般采用一个编解码模
块1外加一个天线
电路2来实现，天线电路包括天线3和天线匹配电路4。其中的编解码模块1将天线电路2接收到的
信号解码成有效数据，或者将有效数据编码后通过天线电路发送出去。为了匹配编解码模块1的输出端口的负载阻抗，在编解码模块1和天线匹配电路4之间连接有一个阻抗匹配电容15。
[0003] 有些设备需要使用两个或者两个以上的编解码模块，但为了避免天线之间的干扰，所以只能采用一个天线，造成多个编解码模块使用一个天线。例如：在多协议自适应的射频设备，对于每一种协议都需要一个编解码模块；双界面卡中具有多个编解码模块；在一般的射频设备上另外增加射频读卡器时，需要增加对应的编解码模块。当多个编解码模块共用一个天线时，其结构如图2所示，两个/多个编解码模块的信号引线同时通过阻抗匹配电容15接到天线电路2上，在实际使用时，同一时间，只有一个编解码模块处于工作状态，其他的编解码模块不工作。
[0004] 由于不能屏蔽编解码模块与天线电路的连接，
发明人发现：将编解码模块直接连接到天线电路会出现如下问题：
[0005] 1、当前不使用的编解码模块可能会输出一些微弱的信号到天线电路，或者相当于一个无源的负载加到了天线电路上，这样会影响到天线电路的调制解调信号，使得天线电路发送的信号出现偏差。
[0006] 2、天线电路接收到信号后，会将信号同时向所有的编解码模块传输，这就造成处于工作状态的编解码模块接收到的信号发生衰减。
[0007] 为克服上述
缺陷，
现有技术中可以对不使用的编解码模块断电。但是对不使用的编解码模块断电后，其模拟电路部分仍然会对天线电路和其他的编解码模块产生影响。
[0008] 如今，射频通信终端尤其是射频卡已经普及，通过改造，使移动或固定通信终端具备近距离通信功能，特别是利用手机等移动射频通信终端来实现电子支付等功能的需求越来越强烈。目前，已经出现了在手机中的用户识别模块SIM(Subscriber Identity Module)卡上增加射频功能(称为射频SIM卡)或者在手机
主板上增加近距离通信模块来实现手机近距离通信的方法，这种方法的出现使得手机成为一个可以充值、消费、交易及身份认证的超级智能终端，极大地满足市场的迫切需求。
[0009] 其中，基于射频SIM的手机近距离解决方案以其简单、无需更改手机等优势得到广泛的关注，在该方案中，射频SIM采用UHF(Ultra HighFrequency，超高频)等技术使得射频SIM卡嵌入在手机内部时
射频信号仍然可以从手机中透射出来，从而实现不必对现有的手机进行任何结构改变就可使得手机具备近距离通信功能。但是，不同手机由于内部结构不同造成射频信号透射效果存在很大的差异，透射强的手机其射频SIM卡射频通信距离可能达到几米远的距离，透射弱的手机其射频SIM卡通信距离也可以达到几十厘米。在移动支付应用中，如公交地
铁刷卡，通常都会对于交易距离有严格的要求以确保交易的安全，例如交易距离要求限制在10cm以下，以防止用户在不知情的情况下误刷，造成损失；另一方面，还要求在规定距离以下保证通信的可靠性，以提高交易的效率。因此，基于射频SIM的手机在增加近距离通信功能的同时，还必须能够有效控制其交易的距离范围。
[0010] 现有射频通信技术中，基于ISO14443标准的非接触卡技术能够实现可控距离交易，该技术中，读卡器不断发射交变
磁场传送信号和
能量，卡接近读卡器时其内部线圈可以感应出能量来供非接触卡内部电路工作，同时还可以解调出其中的信号实现卡与读卡器之间的通信，由于磁场能量随距离衰减剧烈，难以传送到较远距离，因此采用该技术能够实现可控距离通信；而实际上，这种技术难以应用在内置设备中的射频卡上，如SIM卡上。这是因为像SIM卡这类产品，本身面积很小，且嵌入在手机内部，由于手机内部存在
电池以及其他含有金属的部件，交变磁场会产生
涡流迅速衰减，使得读卡器
辐射的磁场能量及信号无法穿透手机与射频SIM实现通信。多年以来业内均不能解决这个问题，例如，在日本使用手机进行支付较为普及，但只能使用定制手机实现支付要求的近距离通信，这种方式实现移动支付的商业代价远远高于仅仅更换SIM卡来实现移动支付的方式，日本之所以不采用仅仅更换SIM卡的方式就是因为ISO14443技术不能在SIM卡上实现。
[0011] 发明
专利CN200810142624.1提出了一种控制移动终端射频通信距离的系统和方法，该方法首先通过试验方法在射频控制终端上为每一类型的射频移动终端建立对应近场图谱；利用探测器阵列将检测到的当前射频移动终端的场强与其近场图谱之间通过匹配
算法得到的用于比较的匹配度；将得到的匹配度与射频控制终端中预先设置好的对应该类型射频移动终端的
门限值比较，从而判断当前射频移动终端与射频控制终端的距离是否在规定的范围内。该方法需要事先通过试验等方法获取每一个射频控制终端的近场图谱，称为校准，该过程要求高、较为复杂；而且该方法基于射频信号场强，容易受到射频信号干扰，系统要屏蔽和消除这个干扰需要采用复杂的方法来实现。
[0012] 现有的2.4G无线短距离RFID读卡器印刷
电路板上所使用天线单元是陶瓷贴片天线，采用陶瓷贴片天线的印刷电路板存在天线单元的一致性差、天线性能差、印刷电路板、制程复杂、生产周期长、生产成本高、产品厚度大等诸多缺点。
[0013] 目前，常用的13.56MHz高频非接触式读卡器天线是由天线线圈和匹配电路组成。它用于13.56MHz高频信号的发射和接收。常见的此类天线中，匹配电路一般由电容和
电阻组成，天线线圈是由绕成具有一定面积的数圈导体组成。匹配电路大都相同，天线线圈的实现方式目前有用印刷电路板(PCB)、柔性电路板(FPC)、线绕线圈和导电油墨印刷等。这些方式中，印刷电路板由于只能制作平板外形受产品外形限制大；柔性电路板制作成本高；
线绕线圈由于固定方式、导电油墨由于印刷厚度和材料成分很难控制分布参数等缺陷。在高频非接触式读卡器产品设计中这些方式可能会造成产品外形受限，成本高或者天线性能一致性差等困扰。因此有必要对现有非接触式读卡器天线进行改进。
[0014] 而在目前状态下，智能卡生产方面：天线电子层是在智能卡的生产过程中的一种半成品，通常在片材上先填装芯片，然后再进行天线的埋设，芯片与天线进行
焊接，最后
层压成卡片；不能让芯片的焊接和天线电子层分成两次加工工艺。
[0015] 读卡器生产方面：在读卡器的天线应用中，通常读卡器的读卡天线是用PCB电路板进行生产，有些读卡器用空心线圈作为读卡天线。
[0016] 在目前制造的智能卡的工艺中，由于芯片必须和天线同时埋设和层压，使得天线电子层不具备无芯片和后续添加芯片的功能。
[0017] 读卡器的天线应用中的PCB板天线，存在价格较贵，低产量和测试中由于加工工艺造成成本高和时间长的缺点；空心线圈的天线则有形状不易标准，使用过程中容易
变形的缺点。
发明内容
[0018] 本发明的目的是针对现有技术的上述不足，针对现有技术的缺陷，提供一种基于金属触点的天线电子层及其加工工艺，通过对设有的天线电子层的第一电子层的制备、添加金属件、天线埋设、天线与金属件进行焊接、层压前搭配、层压合成和层压后剥离附加材料工艺及其工艺参数的独特设置，解决了本领域长期以来没有解决的技术问题：无法避免芯片和天线同时埋设、生产速度低和成本高昂以及天线的牢固和电气性能的一致性差；较好的实现了：(1)在生产智能卡中，能够避免芯片和天线同时埋设的工艺，从而在生产中能够先埋设天线，独立生产天线电子层，再进行芯片的填装和焊接，使智能卡生产和测试工作的解决方式能够更加灵活。比如：用于手机NFC功能的双界面SIM卡的外接天线；(2)使读卡器生产和测试中，相比PCB板天线，实现生产速度和成本降低；相比空心线圈实现天线的牢固和电气性能的一致性，为低价位高性能的读卡天线的制备打下了较好的
基础。
[0019] 为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0020] 本发明的一种基于金属触点的天线电子层及其加工工艺，其特征在于，通过在所述天线电子层的其中一层材料中开槽，放置截面积为长方形或圆形金属件，将埋设在所述其中一层材料上的天线焊接在所述金属件上，然后层压成一体，将所述金属件的一面外露到所述其中一层材料外，将所述天线的电连接延伸到所述其中一层材料表面，并使所述天线的焊接面进行面积增大和厚度增加；所述天线电子层的连接点布于所述其中一层材料外部，使所述天线的线圈在所述其中一层材料内部进行跃层，所述基于智能卡或读卡器的金属触点的天线电子层生产工艺还具体包括以下生产步骤：
[0021] (1)所述天线电子层的第一电子层的制备；在所述第一电子层的片材表面上，多个单独的区域均匀设置对应的多个成对的长方形空槽，所述长方形空槽的横截面与对应的金属件形状相同；
[0022] (2)添加金属件；在所述成对的长方形空槽中，放置所述对应的金属件；
[0023] (3)天线埋设；在放置所述对应的金属件的所述第一电子层的片材上，在每个单独的区域内进行天线的埋设，并将天线的起始位和末端位焊接在金属件上；
[0024] (4)天线与金属件进行焊接；将天线和金属件焊接的
位置，通过低压高流碰焊机进行碰焊；其中，将天线的表面打磨以去除绝缘层后将天线的七分之一至七分之三的部分打入金属件中进行低温慢速焊
锡焊接；
[0025] (5)层压前搭配；所述第一电子层片材中的内部天线与金属焊接点的A面，外露金属面的B面；在所述A面上
覆盖一层同样材质的片材，厚度设置在100-250nm(原文：厚度设置在100-120nm)；在所述B面上覆盖一层在层压中避免外露的金属面与金属层
压板粘合的屏蔽层，该屏蔽层对所述同样材质的片材和金属件起到缓冲保护，且在述卡基的层压后，所述屏蔽层与所述同样材质的片材不粘合但可剥离的；
[0026] (6)层压合成；将上述步骤(5)层压前搭配的材料，逐层放置在金属层压板中，并通过
温度设置在120-180℃、压
力为2-8MPa、时间保持10-30分钟，(原文：并通过温度设置在340℃、压力为850N、时间保持7～9分钟，)将第一电子层片材和第二电子层片材合成在一起，外表面平整；
[0027] (7)层压后剥离附加材料；上述步骤(6)层压合成后，将所述屏蔽层从合成后的片材中剥离出来，形成具有金属触点的天线电子层。
[0028] 其中：步骤(4)中将天线的表面打磨以去除绝缘层后将天线的七分之二的部分打入金属件中进行低温慢速焊
锡焊接。
[0029] 步骤(5)中在所述A面上覆盖一层同样材质的片材，厚度设置在100-250nm(原文：厚度设置在100-120nm)。
[0030] 根据所述的基于金属触点的天线电子层的加工工艺制备得到的基于金属触点的天线电子层。
[0031] 采取以上基于金属触点的天线电子层及其加工工艺，在生产智能卡中，能够避免芯片和天线同时埋设的工艺，从而在生产中能够先埋设天线，独立生产天线电子层。由于天线电子层具有外露的金属焊点，可在智能卡和读卡器生产中，进行多方面的应用。
附图说明
[0032] 图1是本发明使用的第一层材料上规则排列区域的部分示意图；
[0033] 图2是图1的剖视图；
[0034] 图3为本发明中的金属件的简单示意图，(1)为金属件的俯视图，(2)为金属件的剖视图；
[0035] 图4是本发明的第一层材料的槽中，填装了金属件后的材料，有
基板部分的那一面的示意图；
[0036] 图5是本发明的第一层材料的槽中，填装了金属件后的材料，有外露金属面的那一面的示意图；
[0037] 图6是图4和图5的剖视图；
[0038] 图7是本发明的填装金属件后进行天线埋设后的第一层材料的部分结构示意图；
[0039] 图8是图7的剖视图；
[0040] 图9本发明的进行天线与金属件的焊接示意剖视图；
[0041] 图10是本发明的第一层材料，第二层材料和第三层屏蔽材料层的装配结构示意图；
[0042] 图11是本发明的层压后的结构示意图；
[0043] 图12是本发明的层压后剥离屏蔽材料层后的结构剖视图；
[0044] 图13是本发明的层压后剥离屏蔽材料层后的部分结构示意图；
[0045] 图14是本发明的单张具有金属触点的天线电子层示意图。
具体实施方式
[0046] 根据对本发明的生产流程和技术特点进行说明，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
[0047] 本发明的具有金属触点的天线电子层加工工艺，有以下步骤：
[0048] A)第一层材料的生产步骤
[0049] 在第一层材料片材101上，根据需要可以排列的标准的区域102，根据对应的金属件形状在每个范围内开出两个长方形的空槽103；具体参见图1和图2。
[0050] B)添加金属件的生产步骤
[0051] 图3为金属件104的结构示意图，具体参见图3。
[0052] 将金属件104的外露部分填装在空槽103的位置中，连个金属件放置位置相对(具体根据产品要求进行放置)；参见图4和图5、图6。
[0053] C)进行天线埋设的生产步骤
[0054] 在放置好金属件的片材101上，进行每个单独的范围内进行天线105的埋设，并将天线105的起始位和末端位通过金属件104的焊接位置上；参见图7和图8。
[0055] D)天线与金属件进行焊接的生产步骤
[0056] 将天线105和金属件104焊接位置，通过低压高流碰焊机进行碰焊，将天线的外漆打掉并将天线大概一半打入金属件中，形成良好的焊接效果；如果天线外部没有绝缘材料，可通过低温焊锡工艺进行焊接；参见图9
[0057] E)搭配层压前材料的生产步骤
[0058] 将第一层片材101中有天线与金属焊接点的那一面称为A面，将要外露金属面的那一面称为B面；在A面上覆盖一层同样材质的片材106，厚度可根据需要改变；在B面上覆盖一层屏蔽层107(所谓屏蔽层，是为了在层压中，避免外露的金属面与金属层压板粘合，并且对片材和金属件起到缓冲保护作用的，并且屏蔽层在层压后，不会和材料片材粘合，可以剥离下来。)；参见图10。
[0059] F)层压合成材料的生产步骤
[0060] 层压步骤，是将搭配好的材料(106+101+107)，逐层放置在金属层压板中，并通过设置一定值的温度、压力、时间，有效的将第一层片材101和第二层片材106合成在一起形成108，外观平整；参见图11。
[0061] G)层压后剥离附加材料的生产步骤
[0062] 层压完毕后，将剥离层107从合成好的片材108是上剥离出来，形成具有金属触点的天线电子层109；参见图12和图13。
[0063] H)裁切单张天线步骤。
[0064] 从材料108上裁切下来若干单张天线，每张天线都具有外露的金属触点，参见图14。
[0065] 本发明的具有金属触点的天线电子层与传统的智能卡生产中的天线电子层相比较，有以下特征：
[0066] 1)具有外露的金属触点；而传统的天线电子层是没有外露的金属触点。
[0067] 2)智能卡芯片可以在天线电子层层压后，再连接在天线电子层上；而传统的加工工艺是芯片和天线焊接好后，才能够层压的。
[0068] 3)可作为智能卡芯片及智能卡读卡器、各种射频设备的射频天线；而传统的天线电子层只用于智能卡天线功能，没有外接的金属触点，不能作为读卡器和射频设备的射频天线。
[0069] 本发明的范围不受所述具体实施方案的限制，所述方案只作为阐明本发明各个方面的单个例子，本发明范围内还包括功能等同的方法和组分。事实上，除了本文所述的内容外，本领域技术人员参照上文的描述和附图可以容易地掌握对本发明的多种改进。所述改进也落入
权利要求书的范围之内。
