非接触式智能卡芯片以及包括其的非接触式智能卡制造技术

本实用新型专利技术提供一种非接触式智能卡芯片以及包括其的非接触式智能卡，属于非接触式智能卡（SmartCard）技术领域。该非接触式智能卡芯片其包括：MEMS压电式能量采集器，其用于为所述非接触式智能卡芯片提供电能；电能转换模块，其用于将所述电能转换成稳定输出的直流工作电源；以及被供电的芯片部分。使用该非接触式智能卡芯片的非接触式智能卡具有可以灵活配置、应用范围广、无读取距离限制、能量稳定性好的优点，并且能减小对读卡器的依赖程度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于非接触式智能卡(Smart Card)
,涉及使用MEMS (MicroElectro Mechanical System,微机电系统)压电式能量采集器来提供电能的非接触式智能卡芯片以及包括该非接触式智能卡芯片的非接触式智能卡。
技术介绍
智能卡(Smart Card)通常是内嵌有微芯片(即智能卡芯片)的塑料卡的通称，其按照读取识别时是否需要与读写器发生物理接触分为接触式智能卡和非接触式智能卡。非接触式智能卡中使用的智能卡芯片按照其能量提供方式，可以分为有源芯片和无源芯片。有源芯片自带诸如电池的电源，但是因为体积大、造价高、能量有限等缺点，基本已经被市场所抛弃；无源芯片中，自身不带诸如电池的电源，其使用方便、体积小而被广泛使用。当前，无源芯片普遍采用电磁感应原理来从外部获取能量，例如，通过智能卡自带的天线切割读卡器发射出的磁感线，将磁场能量转换成无源芯片所需要的电能。这种能量获取方法是目前13.56MHz的非接触式智能卡普遍所采用的方法。因此，使用这种无源芯片的智能卡必须配置相应类型的天线，读卡器也必须配置能够发射出磁感线的相应器件，这样增加了对非接触式智能卡的天线配置要求，并增加了对读卡器的依赖程度。并且，当前的无源芯片对读取的距离要求高。实验表明，当13.56MHz的非接触式智能卡的天线与读卡器的天线之间的距离大于3-4厘米之后，其能够感应到的磁场强度呈几何级数下降，而在IS014443协议中或者QPBOC规范中，其要求非接触智能卡读取的距离至少要小于5厘米。高的距离要求也导致对非接触式智能卡天线的面积、匹配度、外界干扰环境都有苛刻的要求，这样才能够保证智能卡的天线能够感应到足够的电能。因此，当前的无源芯片的能量获取方式·使其具有相应读取距离限制的缺点，并且，其距离敏感性也会导致获取的电能的稳定性差。随着非接触式智能卡应用范围的扩大，现实生活中有越来越大的需求用于手机、移动终端、异形卡等场合。在类似于这些场合中，手机后盖、电池存在很大的干扰；异形卡中，天线面积不能满足需求。因此，在类似这些应用中，非接触式智能卡的无源芯片的能量供应成为阻碍其使用的最重要的原因，也是国内外各大智能卡商在重点研究的难题。有鉴于此，有必要针对非接触式智能卡使用的无源芯片提供一种新的能量解决方案。
技术实现思路
为解决上述问题的至少一个，本技术提供以下技术方案。按照本技术的一方面，提供一种非接触式智能卡芯片(10)，其包括:MEMS压电式能量采集器，其用于为所述非接触式智能卡芯片提供电能；电能转换模块，其用于将所述电能转换成稳定输出的直流工作电源；以及被供电的芯片部分。按照本技术一实施例的非接触式智能卡芯片，其中，所述MEMS压电式能量采集器为压电式振动能量采集装置，所述压电式振动能量采集装置包括悬梁臂和质量块，所述悬梁臂包括支撑层和设置在支撑层上的压电层。进一步，所述质量块设置在所述支撑层上。按照本技术又一实施例的非接触式智能卡芯片，其中，所述电能转换模块包括:整流电路，其与所述MEMS压电式能量采集器耦接并用于将所述电能转换输出直流电源；以及稳压电路，其与所述整流电路耦接并用于将所述整流电路输出提供的所述直流电源转换成稳定输出的直流工作电源。在之前所述任一实施例的非接触式智能卡芯片中，优选地，所述稳压电路包括:电荷泵，其用于将所述直流电源从第一电压提高至第二电压；输出电路，其用于输出所述直流工作电源；信号采 集比较电路，其用于从所述输出电路采集其输出电压信号并与预定电压值进行比较以输出反馈控制信号；第一反馈电路和第二反馈电路；其中，所述反馈控制信号被输入至所述第一反馈电路和第二反馈电路以使所述第一反馈电路反馈调节所述第一电压、所述第二反馈电路反馈调节所述第二电压，进而使所述输出电路输出的直流工作电源的电压稳定。在之前所述任一实施例的非接触式智能卡芯片中，优选地，所述输出电路包括调整晶体管，所述第一电压被输入至所述调整晶体管的漏极，所述第二电压被输入至所述调整晶体管的栅极。可选地，所述调整晶体管可以为NMOS晶体管。在之前所述任一实施例的非接触式智能卡芯片中，优选地，所述信号采集比较电路主要包括放大器，从所述输出电路米集的输出电压信号被输入所述放大器的第一输入端，所述放大器的第二输入端输入所述预定电压值。按照本技术的又一方面，提供一种非接触式智能卡，其包括以上所述及的任一种非接触式智能卡芯片。本技术的技术效果是，通过MEMS压电式能量采集器获取外部振动的能量并将其转换为智能卡芯片所需的直流工作电源VDD，因此，其不但具有传统的无源芯片的优点，而且，相比采用电磁感应方式获取电能的无源芯片，其还具有以下优点:(一)该非接触式智能卡不需要设置天线，因而也不存在针对天线的各种配置要求，有利于灵活设计非接触式智能卡的面积等，扩大非接触式智能卡的应用范围；(二)其对应的读卡器中不再需要设置能够发射出磁感线的相应器件，结构简单化，对读卡器的依赖程度小，有利于降低成本；(三)不存在依靠天线切割磁感线获取能量方式中的距离问题，减小相对读取器的距离的依赖性和敏感性，能量稳定性好并且持久、清洁。附图说明从结合附图的以下详细说明中，将会使本技术的上述和其他目的及优点更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的标号表示。图1是按照本技术一实施例的非接触式智能卡芯片的功能模块结构示意图。图2是图1中的MEMS压电式能量采集器的局部结构示意图。图3是图1中的稳压电路的电路实例结构示意图。具体实施方式下面介绍的是本技术的多个可能实施例中的一些，旨在提供对本技术的基本了解，并不旨在确认本技术的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。容易理解，根据本技术的技术方案，在不变更本技术的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的其他实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本技术的技术方案的示例性说明，而不应当视为本技术的全部或者视为对本技术技术方案的限定或限制。图1所示为按照本技术一实施例的非接触式智能卡芯片的功能模块结构示意图。如图1所示，非接触式智能卡芯片10是一种无源芯片，其被嵌置于诸如塑料卡的基体中以形成非接触式智能卡。非接触式智能卡芯片10主要地包括MEMS压电式能量采集器11。MEMS压电式能量采集器11中使用压电材料，其工作原理是以压电材料的压电效应为基本原理，当受到外力作用(例如外界振动)时，压电材料会发生形变(拉伸或者压缩)，压电材料内部的应力应变会导致内部偶极子不对称、出现极化现象，同时在压电材料内部电荷发生流动，从而在压电材料上下表面产生电势。MEMS压电式能量采集器11利用该压电效应，将外界振动转换为电能，以供非接触式智能卡芯片使用。在一实施例中，MEMS压电式能量采集器11可以但不限于为压电式振动能量采集装置。图2所示为图1中的MEMS压电式能量采集器的局部结构示意图。结合图1和图2所示，压电式振动能量采集装置设置有如图2所示的悬臂量能量采集器，悬臂量能量采集器主要包括悬梁臂和质量块113，其中悬梁臂主要由支撑层111和设置在支撑层111上的压电层112构成。这种采用悬臂梁结构的压电式振动能量采集装置容易与MEMS技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式智能卡芯片（10），其特征在于，包括：?MEMS压电式能量采集器（11），其用于为所述非接触式智能卡芯片提供电能；电能转换模块（12），其用于将所述电能转换成稳定输出的直流工作电源（VDD）；以及被供电的芯片部分（13）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周钰，彭敏，
申请(专利权)人：中国银联股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：