129085, Москва, Проспект Мира, д.105, стр.1

+7 (495) 640-2848

Структура и разновидности смарт-карт


Первые пластиковые карты, оборудованные электронным чипом, появились в 1983 году: пионерами этой технологии стали французские телекоммуникационные компании, которые предложили своим клиентам смарт-карты в качестве нового способа оплаты телефонных счетов. Возможность оплатить телефонный счёт в считанные минуты с помощью специального терминала, введя короткий пин-код, сделала чипованые карты чрезвычайно популярным решением. С тех пор они не только надёжно укоренились в области телекоммуникационных технологий, но и совершили успешную экспансию в банковский сектор, потеснив более традиционные способы хранения и передачи информации. На данный момент, смарт-карты являются наиболее массовым, высокотехнологичным и перспективным методом хранения информации, обеспечивающим высокий уровень защиты и удобство использования.

Помимо комфорта и безопасности, важным преимуществом чипованых карт, отличающим их от карт с магнитной полосой, выступает их стойкость к неблагоприятным воздействиям, таким как соседство источников интенсивного электромагнитного излучения. Кроме того, все разновидности современных смарт-карт стойки к неблагоприятным метеоусловиям. Даже после попадания чипованой карты под дождь или падения в воду, она не утрачивает своей работоспособности: для полного восстановления её функциональности достаточно просто удалить с её поверхности влагу, протерев сухой мягкой тканью или салфеткой. Металлические элементы таких карт не подвержены коррозии, а сами микропроцессоры стойки к сильным перепадам температур. Все современные смарт-карты соответствуют международному стандарту, который гарантирует стабильную работу при температурах от -40°C до +50°C. Соответственно, номинальный срок службы чипованых карт гораздо выше, чем у магнитных.

Структура смарт-карт

Что же представляет собой смарт-карта? Смарт-картами называют пластиковые карты, оборудованные встроенным микропроцессором, который обеспечивает возможность хранения информации, проведения криптографических операций и аутентификации пользователей с помощью считывающих устройств контактного и бесконтактного действия. Современные смарт-карты представляют собой довольно сложные электронные устройства, чип которых содержит целую операционную систему. Современные операционные системы для смарт-карт позволяют устанавливать на них специальные банковские, транспортные, топливные и социальные приложения, значительно расширяющие их возможности и увеличивающие универсальность.

На данный момент, существует три основных варианта интерфейса смарт-карт: 1) контактные, 2) бесконтактные и 3) дуальные. В соответствии с типом интерфейса различается и структура пластиковых карт, а также применяемые при их производстве технологии. Несмотря на последние тенденции к повсеместному внедрению карт с бесконтактным интерфейсом, о скором вытеснении с рынка более традиционных контактных карт говорить пока не приходится: последние имеют весомое преимущество, отличаясь простотой производства и низкой себестоимостью. Конкретные особенности структуры и производства каждого из указанных типов смарт-карт будут рассмотрены ниже.

Контактные смарт-карты

Карты контактного считывания или контактные смарт-карты имеют самую длинную историю существования и наиболее простую структуру. Носителем пользовательской и технической информации в этих картах выступает электронный микропроцессор, снабжённый специальной контактной площадкой. Контактная площадка, выполненная, как правило, из медного сплава, находится на основном уровне карты и играет роль посредника между микрочипом и считывающими элементами картридера. Обмен цифровыми данными происходит посредством передачи электромагнитных импульсов с чипа на считывающее устройство и наоборот.

Технология изготовления контактных смарт-карт основывается на традиционном методе производства пластиковых карт. Основу структуры карты с контактным микрочипом составляют две стандартные плёнки-основы толщиной 300-320 микрон, по обе стороны от которых кладутся слои оверлея толщиной 80-100 микрон. Объединение четырёх плёнок в монолитную структуру происходит посредством стандартной процедуры ламинационного спекания. После спекания осуществляется вырубка. В отличие от обычных пластиковых карт, на этом процесс изготовления не заканчивается: полученные пластиковые карты не являются готовым продуктом, а выступают заготовками для внедрения чипа.

После вырубки заготовки фрезеруются в определённой области – таким образом готовится площадка для интеграции чипа. Углубление в поверхности пластиковой заготовки должно точно соответствовать размерам, конфигурации и толщине чипа, чтобы после имплантации последний образовывал с поверхностью карты сплошную гладкую плоскость. Сама имплантация осуществляется посредством специального термоактивного клея, обеспечивающего надежное соединение чипа с пластиковой основой.

При изготовлении сим-карт для телекоммуникационного сектора, данная процедура изготовления немного модифицируется. В качестве основы здесь также используется пластиковая карта стандартного форм-фактора (ID1), на которой фрезеруется специальная область под электронный чип. Однако будущая сим-карта занимает лишь небольшую площадь пластиковой основы и может выпускаться в различных форм-факторах: Sim, Micro-Sim или Nano-Sim, – в зависимости от типа используемой электронной техники. Здесь за процедурой интеграции чипа в пластиковую основу следует этап перфорации, в ходе которой намечаются контуры будущей сим-карты, позволяющие отделить её от основы непосредственно перед установкой в электронное устройство. В последних поколениях сим-карт нередко присутствует возможность использовать один и тот же чип в устройствах разного типа. Для этого на одной и той же заготовке осуществляется множественная перфорация под разные форматы.

Бесконтактные карты

Более сложной и современной разновидностью смарт-карт являются карты бесконтактного действия. Они позволяют осуществлять передачу информации без непосредственного контакта считывателя и карты. Как правило, речь идёт о небольшой дистанции – предельные значения достигают 15 см. Стандартный диапазон передачи данных составляет 2-10 см. Для установления беспроводной связи в бесконтактных смарт-картах используются различные стандарты связи. Наиболее распространёнными из них являются технологии обмена данными NFC и системы бесконтактной оплаты Pay Wave, Pay Pass, Express Pay. Данные цифровые стандарты обеспечивают высокий уровень защиты от несанкционированного перехвата пакетов данных и поддерживают сложные алгоритмы шифрования.

В отличие от контактных карт, структура бесконтактных включает в себя специальный внутренний слой – «инлей». В бесконтактных картах инлей содержит в себе антенну и специальный микропроцессор бесконтактного действия. Антенна необходима для беспроводного обмена данными между чипом и принимающим устройством. При этом, конфигурации антенны могут существенно различаться: она может быть размещена внутри инлея в виде спирали, а может располагаться по контуру карты. Независимо от конкретной конфигурации, концы антенны присоединяются к контактам чипа. Средняя толщина инлея для бесконтактных карт составляет 380-430 микрон; конкретный показатель зависит от толщины проволоки, используемой в качестве антенны, а также от толщины микрочипа.

Процесс производства карт бесконтактного действия имеет ряд особенностей. В отличие от контактных смарт-карт, в них микропроцессор размещается не на поверхности карты, а в самой её сердцевине – в слое инлея. Сверху и снизу от инлея кладутся печатные лицевая и оборотная плёнки-основы, толщиной 150 микрон. Поверх обеих плёнок ложатся слои оверлея. В качестве материала для инлея, как правило, используется ПВХ. В случае ID-карт с высокими требованиями к износостойкости может использоваться поликарбонат, обеспечивающий более продолжительный срок службы. В отличие от контактных карт, у бесконтактных отсутствует финальный этап фрезеровки и имплантации чипа. После ламинационного спекания осуществляется вырубка пластиковой карты, и она представляет собой уже готовый продукт, который может использоваться для записи информации на электронный чип.

Карты с дуальным интерфейсом

Третья разновидность смарт-карт – карты с дуальным интерфейсом. Такие карты представляют собой своеобразный гибрид между контактными и бесконтактными картами. Данные карты снабжаются как контактной площадкой, так и бесконтактным интерфейсом, что делает их наиболее универсальным решением и позволяет использовать с различными типами считывающих устройств.

Карты с дуальным интерфейсом – самая сложная в производстве и потому наиболее дорогая разновидность карт. Так как чип здесь находится на поверхности карты, то в инлее размещается только антенна. Это позволяет сделать инлей тоньше: стандартная толщина такого инлея составляет 220-250 микрон. В процессе производства дуальной смарт-карты очень важно соблюсти точное позиционирование всех компонентов, а также обеспечить минимальную разнотолщинность инлея. В частности, на этапе фрезеровки и имплантации чипа чрезвычайно важно, чтобы контакты чипа совпадали с концами антенны. Дефекты имплантации в этом случае могут сказаться на качестве передачи данных между картой и принимающим устройством.

Чтобы соблюсти необходимую точность, обычно используют одну из нескольких технологий. Первый метод предполагает филигранную фрезеровку, осуществляющуюся до тех пор, пока фрезер не соприкоснётся с антенной. В этом случае есть определённая гарантия, что контакты чипа совпадут с контактами антенны и соединение будет плотным. Вторая технология предполагает использование специальных буферных материалов, обеспечивающих контакт чипа и антенны. Таким буфером могут выступать токопроводящие и анизотропные клея, эластичные токопроводящие прокладки и дополнительные индукционные антенны микрочипа.

Полуфабрикаты для производства смарт-карт

Современным технологическим решением, призванным значительно облегчить производство чипованых смарт-карт, выступают специальные полуфабрикаты, представляющие собой готовые инлеи. Данный тип полуфабрикатов выпускается при использовании плёнок-основ и ламинационных плёнок определенной толщины и температуры плавления. Типичный пример подобного полуфабриката – низкоплавкая плёнка-основа, снабжённая спиралевидной антенной, поверх которой кладётся безклеевой оверлей – в результате получается специальный инлей для изготовления смарт-карт с дуальным интерфейсом. Толщина такого инлея составляет 220-250 микрон. В случае бесконтактного интерфейса, помимо антенны, инлей снабжается микрочипом. В этом случае, толщина инлея достигает 380-430 микрон.

Компания VERILION предлагает широкий выбор полуфабрикатов, предназначенных для изготовления бесконтактных смарт-карт и карт с дуальным интерфейсом. Подобно всем нашим полуфабрикатам, инлеи отличаются высокой вариативностью по самым разным параметрам. По требованию заказчика, мы можем изменять не только формат листов и тип раскладки карт, но также различные характеристики антенны: количество витков, толщину, материал проволоки. От конкретных характеристик зависит качество передачи сигнала. Чем больше витков имеет антенна – тем выше качество, стабильнее соединение и шире радиус действия. Также немаловажны толщина и материал проволоки. Так серебряная проволока обеспечивает более высокое качество сигнала, чем медная, но имеет более высокую себестоимость. Как правило, в данном виде полуфабрикатов используется проволока толщиной 80 или 120 микрон.

Ещё одним параметром, зависящим от выбора заказчика, является класс используемого чипа. Микропроцессоры для пластиковых карт варьируются по объёму информации, которую они могут на себе нести, а также по компании изготовителю. Кроме того, переменной характеристикой выступает толщина самого инлея. Впрочем, этот параметр напрямую зависит от толщины чипа и проволоки. При наличии чипа, толщина инлея составляет около 380 микрон, при его отсутствии – находится в диапазоне 220-250 микрон.

Готовые инлеи выпускаются на листах определённого формата, также соответствующего спецификации заказчика. Конкретная раскладка может быть ориентирована под то или иное вырубное оборудование. На каждом сегменте раскладки располагаются антенны с заданным количеством витков, а при необходимости в инлей интегрируется и чип.

Единственным ограничивающим фактором при выборе того или иного технологического решения является фиксированная толщина банковских карт, соответствующая стандарту ISO 7810. Она составляет 760 мкм ± 80 мкм. Соответственно, толщина материалов, используемых в производстве пластиковой карты, будет обратна пропорциональна толщине соответствующего инлея. К примеру, если инлей содержит толстый чип, то его толщина может достигать 430 микрон. К такому инлею необходимо подобрать плёнки-основы и ламинационные плёнки, которые в сумме будут давать толщину, не превышающую 840 микрон. И наоборот, если в картах используется тонкий чип, то сопутствующие плёнки могут быть более толстыми. С точки зрения удобства процесса производства последний вариант является более предпочтительным.

В целом, использование полуфабрикатов для смарт-карт имеет ряд существенных преимуществ перед традиционными способами изготовления. Производитель получает возможность исключить весьма трудоёмкие этапы производства, взамен получая гарантию качества, которую обеспечивает солидный опыт работы со смарт-картами специалистов компании VERILION.

Кроме того, использование полуфабрикатов от VERILION позволяет гарантировать высокое качество сырья. В своём производстве мы используем только проверенные плёнки, отличающиеся минимальной разницей толщин. Любое дизайнерское решение, в том числе наличие металлизированных слоёв, никак не влияет на качество беспроводной связи – оно остаётся неизменно высоким и зависит исключительно от электронных компонентов и характеристик антенны. В результате, наши полуфабрикаты совместимы с любыми дизайнерскими решениями и могут использоваться для производства всех разновидностей пластиковых карт.