專(zhuān)利名稱(chēng)：具有旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)盤(pán)的智能卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及信息的存儲(chǔ)和信用卡，以及由這種卡服務(wù)的軟件應(yīng)用。信用卡是廣泛存在的，幾乎每一個(gè)錢(qián)包中都會(huì)包括兩個(gè)，以及通常更多的信用卡。本發(fā)明通過(guò)在這種卡上提供大存儲(chǔ)容量(volume)而提供了一種方法，給常見(jiàn)的和有用的設(shè)備提供了功能上的更加多樣性和更強(qiáng)的功能性，例如，在每一張卡上的足夠的存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)整個(gè)長(zhǎng)片(feature film)。
現(xiàn)有技術(shù)告訴我們，制造的卡具有PVC塑料襯底和層壓到(laminate)和/或印刷在前表面上的圖形，以及最小的(磁條)或沒(méi)有存儲(chǔ)空間。在卡上使字母凸出出來(lái)(emboss)，并且在背面提供用于持有人簽字的空間。所有的交易具有著名金融機(jī)構(gòu)的支持(backing)。金融機(jī)構(gòu)給予卡的持有者支付這些交易的費(fèi)用的信譽(yù)，并且維持用于帳單(billing)，交易確認(rèn)以及欺騙控制的機(jī)構(gòu)(organization)。在美國(guó)，長(zhǎng)距離的電話(huà)呼叫是經(jīng)濟(jì)的，所以在背面具有磁條，包括大約140字節(jié)信息的卡很流行。用戶(hù)在商戶(hù)(merchant)處在讀卡機(jī)(reader)上刷卡，輸入PIN碼以及交易的美元數(shù)額。之后通過(guò)調(diào)制解調(diào)器或網(wǎng)絡(luò)將結(jié)果信息發(fā)送到遠(yuǎn)程站點(diǎn)用以鑒權(quán)。但是，在這些卡上有限的可用的存儲(chǔ)空間并不足以減少或消除復(fù)雜的，遠(yuǎn)程的基礎(chǔ)設(shè)施(infra-structure)或處理每一筆交易的成本。在電話(huà)服務(wù)比較昂貴的歐洲和其它國(guó)家，一種被熟知為智能卡的卡很流行。
智能卡有多種結(jié)構(gòu)，一些智能卡具有大約1到8K字節(jié)的集成電路存儲(chǔ)器，而另一些在卡上具有附加的集成電路來(lái)操縱板上的(on-board)存儲(chǔ)器。在這些卡上提供的最大存儲(chǔ)空間是32K字節(jié)，這跟當(dāng)PC首次出現(xiàn)(ship)于80年代早期時(shí)可用的板上的存儲(chǔ)器的數(shù)量相等。但是，PC需要具有150K字節(jié)的可代替的容量的外部軟盤(pán)，從而變成為有用的裝置。可能因?yàn)槠淙鄙僮銐虻拇鎯?chǔ)器，智能卡還沒(méi)有被美國(guó)的消費(fèi)者們廣泛接受。
光存儲(chǔ)器卡，比如那些在美國(guó)專(zhuān)利6,199,761；5,932,865；6,120,907和其它專(zhuān)利中提到的，包括粘合(bond)到卡的表面的光記錄媒介。這種光卡需要獨(dú)特的讀卡機(jī)，現(xiàn)在需要花費(fèi)2000美元以上。每一光卡具有最大4.9M字節(jié)的存儲(chǔ)容量。考慮到它更大的存儲(chǔ)器，這些卡找到了它們合適的但是有限的應(yīng)用，但是該裝置的高成本限制了它們的普及。
其它現(xiàn)有的方法，比如美國(guó)專(zhuān)利6,131,816和5,107,099，提出一種獨(dú)特的由不銹鋼制造并噴鍍覆蓋(sputter coat)有高矯頑磁膜的磁條，該磁條被層壓在卡上。也提出了特定目的的讀卡機(jī)的設(shè)計(jì)，其可以移去這個(gè)磁條，把它安裝在往復(fù)式工作臺(tái)上并且使用磁記錄頭(magnetic recording head)來(lái)從磁條讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)寫(xiě)入磁條中。發(fā)明者聲稱(chēng)可以在每一卡上獲得大存儲(chǔ)容量，但是，和光卡的特點(diǎn)類(lèi)似，讀卡機(jī)是特別的而且昂貴的，并且需要開(kāi)發(fā)重要的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)支持這樣一個(gè)系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)還提出特定目的的磁和光存儲(chǔ)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，其從獨(dú)特的媒介，比如軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)，ZIP盤(pán)驅(qū)動(dòng)，硬盤(pán)磁體(cartridge)驅(qū)動(dòng)，CD-R/W和DVD-RAM產(chǎn)品記錄和讀回?cái)?shù)據(jù)。所有這些設(shè)備需要使用比信用卡更大，而且更厚的記錄媒介，并且因此，無(wú)法提供可以裝入(slipinto)錢(qián)包以方便攜帶的便利性。
至此(hereto)，包括大存儲(chǔ)容量的卡可以提供的服務(wù)需要保持重要的基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)控制數(shù)據(jù)，儀器和設(shè)備的未鑒權(quán)的訪(fǎng)問(wèn)。例如，美國(guó)運(yùn)通信用卡，VISA或Mastercard采用這里的發(fā)明，其可用作金融卡，個(gè)人錢(qián)包，記錄保存器，喜愛(ài)的歌曲(具有CD質(zhì)量)的存儲(chǔ)器，訪(fǎng)問(wèn)在金融機(jī)構(gòu)或在互聯(lián)網(wǎng)上的秘密記錄的安全密鑰(key)，具有家庭和朋友的靜止圖片和視頻節(jié)選的電子相冊(cè)(album)，一組完整的個(gè)人醫(yī)藥記錄，以及主人的其它特征。通過(guò)這種卡的優(yōu)勢(shì)，人們可以不需要記住多個(gè)密碼或個(gè)人身分號(hào)碼(PIN)來(lái)訪(fǎng)問(wèn)銀行帳戶(hù)。該卡具有所有數(shù)據(jù)，并且之外，這些數(shù)據(jù)可以以512字節(jié)或更大的密鑰來(lái)加密，從而提供了更高的安全級(jí)。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是基礎(chǔ)的，并且可以增加常用的信用卡的多樣性。處理電源可以位于讀取裝置上或者以類(lèi)似于智能卡的方式就在卡本身上。如果信用卡將被用在包括復(fù)雜的處理器的儀器上，但是，可能不需要讓信用卡負(fù)擔(dān)處理器芯片的附加開(kāi)銷(xiāo)。本發(fā)明提供了一種在信用卡及類(lèi)似裝置上添加大存儲(chǔ)容量的方法。它還提供了一種用于這樣裝備的信用卡的經(jīng)濟(jì)的讀卡機(jī)。該卡使用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PCMCIA接口和形成因數(shù)。另外，對(duì)于卡和讀卡機(jī)，本發(fā)明都可能以很低的成本實(shí)現(xiàn)。在這里描述的本發(fā)明集中在卡的設(shè)計(jì)上，并且有一共同擁有的未鑒權(quán)的申請(qǐng)描述讀卡機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種信用卡大小的在其中具有用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)的卡。本卡優(yōu)選的和用于信用卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)兼容，使得它在大小和厚度上都和一般的信用卡匹配，但是能夠存儲(chǔ)相當(dāng)可觀(guān)的數(shù)量的信息，例如，從50M字節(jié)到5G字節(jié)或更大。盡管在其中存在旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)，但是本卡符合信用卡的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)—ISO7816。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，該卡包括三層。下面的薄是不銹鋼層，在其中形成有用于旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)的空腔的中間的塑料層，以及上面的塑料層。不銹鋼層或上面的塑料層在其中具有用于訪(fǎng)問(wèn)盤(pán)來(lái)從它讀取或向它寫(xiě)入的開(kāi)口，以及用于接合(engagement)在外部系統(tǒng)中的馬達(dá)的開(kāi)口，其中將卡插入該外部系統(tǒng)以讀取和寫(xiě)入。當(dāng)卡沒(méi)有接合在讀卡機(jī)中時(shí)，一個(gè)遮擋板(shutter)覆蓋這些開(kāi)口。在本卡的一些實(shí)施例中，將集成電路粘貼于(affix)中間層或在中間層和上面的塑料層上，并且延伸通過(guò)上面的塑料層或下面的不銹鋼層，從而和這個(gè)層共面。這個(gè)集成電路具有連接外部系統(tǒng)的符合智能卡標(biāo)準(zhǔn)的接觸的接口。在其它實(shí)施例中，增加其他的上層到卡上來(lái)提供突出出來(lái)的信用卡號(hào)和姓名，并且將磁條附于卡的背面來(lái)使得其和原來(lái)的儀器(legacyequipment)兼容?？ǖ慕Y(jié)構(gòu)使得它可以以ISO7816標(biāo)準(zhǔn)需要的方式彎曲。在其它實(shí)施例中，集成電路提供加密功能使得可以將發(fā)送到卡或從卡接收的數(shù)據(jù)加密，進(jìn)行確定卡的身份，以及提供其它安全特征。
在優(yōu)選實(shí)施例中，該卡包括第一層，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的磁盤(pán)，附于第一層上具有適于容納磁盤(pán)的第二層，以及附于第二層來(lái)建立在其中磁盤(pán)可以旋轉(zhuǎn)的封閉空間(enclosure)的第三層。封閉空間通常以合適的材料填塞(line)來(lái)保護(hù)磁盤(pán)的表面，磁盤(pán)本身可能是至少覆蓋有磁膜或者在柔韌的金屬襯底上磁噴鍍覆蓋的聚酯薄膜襯底。


圖1是具有外部遮擋板系統(tǒng)的對(duì)稱(chēng)卡的分解圖；圖2是具有在關(guān)閉位置的頂遮擋板的卡的頂視圖；圖3是具有在關(guān)閉位置的遮擋板的卡的底視圖；圖4是具有在打開(kāi)位置的遮擋板的卡的頂視圖；圖5示出了記錄盤(pán)和盤(pán)芯布置(hub arrangement)；圖6是卡和主軸馬達(dá)(spindle motor)配置的截面圖；圖7示出了外部遮擋板的布置；圖8示出了遮擋板結(jié)構(gòu)的附屬細(xì)節(jié)；圖9是卡的ISO7816實(shí)現(xiàn)的平面視圖；圖10示出了ISO卡橫向的彎曲；圖11示出了ISO卡縱向的彎曲；圖12是符合原來(lái)的儀器的卡的分解視圖；圖13是具有在關(guān)閉位置的遮擋板的卡的頂視圖；圖14示出了卡的背面和磁條；
圖15示出了具有在打開(kāi)位置的遮擋板的卡；圖16示出了用在其中遮擋板由頂層覆蓋的層壓結(jié)構(gòu)中的遮擋板的布置；圖17示出了形成卡的層壓層的細(xì)節(jié)；圖18是具有在關(guān)閉位置的遮擋板的卡的幻燈視圖(slide view)圖19是具有如虛線(xiàn)所示的內(nèi)部細(xì)節(jié)的卡的頂視圖；圖20是具有在打開(kāi)位置的遮擋板的卡的側(cè)視圖；圖21是具有在打開(kāi)位置的遮擋板和其它以虛線(xiàn)表示的內(nèi)部組件細(xì)節(jié)的卡的頂視圖；圖22是讀卡機(jī)外殼(case)的前截面23示出了彎曲接頭(flexure tab)的細(xì)節(jié)；圖24示出了遮擋板鎖定機(jī)械裝置和由在讀卡機(jī)中的彎曲接頭的動(dòng)作(actuation)的細(xì)節(jié)；圖25示出了當(dāng)將卡插入讀卡機(jī)時(shí)由彎曲接頭動(dòng)作的遮擋板；圖26示出了在從讀卡機(jī)中移去卡的過(guò)程中的遮擋板和彎曲接頭的布置；圖27示出了在讀卡機(jī)中記錄頭關(guān)于盤(pán)和盤(pán)芯位置的布置；圖28示出了在高速旋轉(zhuǎn)盤(pán)的過(guò)程中靜止元件(still element)建立液壓盤(pán)(hydrodynamic pressure pad)的細(xì)節(jié)；圖29示出了在卡中的靜止頭元件的位置；圖30示出了在上表面和下表面具有類(lèi)似的遮擋板和訪(fǎng)問(wèn)端口的對(duì)稱(chēng)卡的結(jié)構(gòu)；圖31示出了具有在打開(kāi)結(jié)構(gòu)中的頂遮擋板和在關(guān)閉位置的底遮擋板的卡；圖32示出了頂層和底層和各自的遮擋板的細(xì)節(jié)；圖33示出了具有附加到遮擋板的磁軟材料的卡的內(nèi)部細(xì)節(jié)；圖34示出了具有在關(guān)閉位置的遮擋板和軟磁材料空腔的卡的截面圖；圖35以截面圖示出了具有由在讀卡機(jī)中的磁鐵作用的遮擋板的卡的細(xì)節(jié)；
圖36是具有推盤(pán)(push-plate)遮擋板動(dòng)作的卡的頂視圖；圖37是如圖36所示的卡的側(cè)視圖；圖38是具有推盤(pán)遮擋板和配置在卡的背面用于和原來(lái)的儀器兼容的磁條的卡的頂視圖；圖39示出了遮擋板的細(xì)節(jié)；圖40是具有頂盤(pán)和底盤(pán)的遮擋板的側(cè)視圖；圖41示出了在卡上處于打開(kāi)訪(fǎng)問(wèn)端口的作用周期(cycle)的開(kāi)始時(shí)的推盤(pán)和遮擋板；圖42示出了具有閂鎖(latch)在推盤(pán)上的遮擋板并且在作用周期的結(jié)束時(shí)的推盤(pán)；圖43示出了當(dāng)在卡上的訪(fǎng)問(wèn)端口關(guān)閉并且脫離閂鎖情況時(shí)的推盤(pán)；圖44示出了用于在盤(pán)上兩側(cè)同時(shí)記錄的頭和轉(zhuǎn)子(rotor)組件；圖45示出了用于兩側(cè)記錄的相對(duì)的頭的布置；圖46是卡和附于卡上的集成電路的方框圖；圖47是示出了讀卡機(jī)電子組件和它的與卡的接口的方框圖；圖48是卡和附于卡上的集成電路的另一實(shí)施例的方框圖；圖49是卡和附于卡上的集成電路的再一實(shí)施例的方框圖；圖50是讀卡機(jī)電子組件和它的與卡的接口的再一實(shí)施例的方框圖。
具體實(shí)施例方式
ISO7816是用于信用卡的大小，它們的柔軟性，信息的布置，以及其它特征的國(guó)際接受的標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例涉及符合用于信用卡的ISO7816標(biāo)準(zhǔn)的卡。應(yīng)該認(rèn)可有其它比這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)要厚(或者不同的大小)的卡結(jié)構(gòu)，并且本發(fā)明使用在這里描述的概念，也可以應(yīng)用于那些卡。
圖1示出了由一系列層形成的卡1。為了符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn)，該卡的厚度大約是0.031英寸。它的長(zhǎng)度和寬度大約分別是3.37和2.215英寸。頂層2由300不銹鋼片形成，其大約是0.005英寸厚。在這一層上有大約0.906英寸長(zhǎng)，大約0.0025英寸厚的階梯狀下降17，也由300不銹鋼片形成的大約0.0025英寸厚的遮擋板10在其中滑動(dòng)。像將要描述的，設(shè)置遮擋板10以選擇性的覆蓋開(kāi)口12，13和14。
用具有層壓有層6和8的層2來(lái)制造本卡。層8(像層2一樣)由300不銹鋼形成，來(lái)提供遮擋板9滑動(dòng)的下面的厚度區(qū)域18。層6(優(yōu)選的為PVC塑料)具有圓形開(kāi)口，在其中容納了磁盤(pán)5。把大約0.010英寸厚的盤(pán)芯4附加到盤(pán)5的兩側(cè)(參見(jiàn)結(jié)合圖5和6的討論)。優(yōu)選的，就像用在現(xiàn)有的ZIP和軟盤(pán)中的那樣，磁盤(pán)5是具有聚酯薄膜襯底和至少一個(gè)覆蓋在襯底的一個(gè)表面的磁膜的盤(pán)。也可以使用另外的其它材料。例如，盤(pán)也可能由不銹鋼制造，其如美國(guó)專(zhuān)利5,968,627或美國(guó)專(zhuān)利6,113,753中所描述的那樣磨光(polish)和噴鍍覆蓋。在這個(gè)情況中，該盤(pán)大約是0.0008英寸厚，并且優(yōu)選的具有噴鍍沉淀在兩側(cè)的高矯頑磁膜。在盤(pán)的兩個(gè)表面的一致性的覆蓋使得它保持正常的平坦。該磁膜和表面處理類(lèi)似于在現(xiàn)有的硬盤(pán)存儲(chǔ)產(chǎn)品中所使用的。
對(duì)于這個(gè)磁膜技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)是20G比特/in2區(qū)域記錄密度。盤(pán)5和盤(pán)芯4可在大約0.017英寸厚的層6創(chuàng)建的空腔中自由旋轉(zhuǎn)。盤(pán)的直徑大約是1.772英寸，并且使得在層6的圓孔6在直徑上大約大0.05英寸。兩個(gè)襯墊(liner)3和7，在一個(gè)實(shí)施例中，由大約0.0015英寸厚的鏡頭清潔織物(lens cleaning tissue)形成，并且在另一個(gè)實(shí)施例中，由大約0.003英寸厚的非機(jī)織織物薄片(non-woven fabric sheet)形成，將這兩個(gè)襯墊附加到層2和層8從而它們面對(duì)盤(pán)5的表面。盤(pán)5的其它實(shí)施例使用聚酯薄膜襯底和膏狀覆蓋的磁膜，比如高容量軟磁盤(pán)和包括玻璃，陶瓷，鋁和鈦的噴鍍覆蓋的襯底。
在一些實(shí)施例中，將“智能卡”類(lèi)芯片11附于(例如，粘)由開(kāi)口19創(chuàng)建并在層2和6中提供的空腔中。當(dāng)然，也可能有其它沒(méi)有芯片的卡的結(jié)構(gòu)。在圖2中以頂視圖示出了完整的卡，并在圖3中以底視圖示出。遮擋板9和10選擇性的覆蓋在層2和8創(chuàng)建的槽12和14。當(dāng)這些槽未被覆蓋時(shí)，在讀卡機(jī)中的記錄頭可以訪(fǎng)問(wèn)盤(pán)5表面以記錄數(shù)據(jù)，并且主軸馬達(dá)夾具表面22(圖6)可以通過(guò)槽13接合盤(pán)芯4。該主軸馬達(dá)21本身位于讀卡機(jī)中。
當(dāng)卡插入讀卡機(jī)中時(shí)，發(fā)生的一個(gè)功能是在讀卡機(jī)中的棘爪(pawl)和遮擋板9和10接合(圖2和3)而使得它們滑動(dòng)，從而露出開(kāi)口12，13和14。在進(jìn)一步插入讀卡機(jī)的情況中，遮擋板完全打開(kāi)，并且在讀卡機(jī)的主軸馬達(dá)21中的磁夾具22接觸盤(pán)芯4。盤(pán)芯4由磁軟材料制成，并且被吸引到包括永磁體的主軸馬達(dá)夾具表面22。在盤(pán)芯4中的孔20位于主軸轉(zhuǎn)子軸23(shaft)的中心。以類(lèi)似于如圖6所示的方式在讀卡機(jī)中支撐卡的頂層和底層，以提供大約0.017英寸厚的空腔。在空腔內(nèi)，盤(pán)5可以以高速旋轉(zhuǎn)，例如，3600RPM。
在這里上面討論的卡的結(jié)構(gòu)涉及對(duì)稱(chēng)的卡，因?yàn)樵摽梢员灰迫?，翻轉(zhuǎn)，并且重新插入讀卡機(jī)以使用單一的記錄頭組件訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)。本卡的其它實(shí)施例包括兩個(gè)以相反的配置布置在盤(pán)5的兩側(cè)的記錄頭，例如，如圖45所示的。在這些實(shí)施例中，僅僅需要一組訪(fǎng)問(wèn)端口，比如14和15，而不需要12和它的相對(duì)的訪(fǎng)問(wèn)開(kāi)口。遮擋板10和9在卡主體的外部，但是包括在0.031英寸的ISO厚度之內(nèi)，特別是該遮擋板材料厚度是0.0025英寸，并且在區(qū)域17和18中的層2和8的厚度減小，用于使得遮擋板操作在卡的形成因數(shù)之內(nèi)。這個(gè)設(shè)置還允許遮擋板和表面17和18一起創(chuàng)建曲徑環(huán)式密封，阻止雜質(zhì)進(jìn)入在其中放置有記錄媒介的空腔。使得遮擋板寬度至少比在層2和8中的開(kāi)口12，13和14的寬度大0.1英寸。
圖7示出了遮擋板的結(jié)構(gòu)。如圖8所示遮擋板10和遮擋板9重疊。這種重疊具有在遮擋板之間的卡主體作為最終裝配(為清楚的原因在圖7和8沒(méi)有顯示卡主體)。之后在比如24的側(cè)面點(diǎn)焊或激光焊這些遮擋板來(lái)建立堅(jiān)固的粘結(jié)，并且提供最大0.0005英寸的間隙(clearance)，用于整體的遮擋板主體在表面17和18上光滑地滑動(dòng)。
選擇來(lái)用在這個(gè)卡結(jié)構(gòu)的材料幫助確保達(dá)到ISO標(biāo)準(zhǔn)的特定需要，特別的，如圖9，10和11所示，該ISO標(biāo)準(zhǔn)需要卡足夠柔韌，能夠如圖10所示的橫向彎曲并且如圖11所示的縱向彎曲。根據(jù)ISO規(guī)格，位移“y”和“x”分別是2厘米和1厘米。上面描述的卡結(jié)構(gòu)還優(yōu)選的使用特定的材料的組合用于在層壓結(jié)構(gòu)中的每一層。其它合適的材料的組合包括所有塑料和熱塑性塑料層，由鈦，鈦合金，銅，銅合金，鋁，鋁合金，鎂和鎂合金制成的層，也可以使用其它金屬和陶瓷。另外，層的厚度可能和這里所描述的厚度不同。
因?yàn)闆](méi)有突出出來(lái)的字符，并且沒(méi)有磁條，圖1的卡1的優(yōu)選實(shí)施例將不能和原來(lái)的儀器一起操作。圖12示出了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中設(shè)計(jì)卡25和原來(lái)的儀器一起操作?？?5(就像卡1一樣)具有層壓的結(jié)構(gòu)。開(kāi)口26提供到記錄頭的入口，并且開(kāi)口27到主軸夾具表面。在卡的背面不提供入口。因此這個(gè)卡的可用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量是卡1的一半，但是這個(gè)卡可以在原來(lái)的儀器中操作。
圖12示出了這個(gè)卡的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的為PVC塑料的底層34具有大約0.021英寸的厚度。在層34中形成的圓形空腔36，是大約0.015英寸深并且在直徑上比盤(pán)5的直徑大大約0.05英寸。該空腔的底壁是大約0.006英寸厚。層34的另一個(gè)結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)PVC層，一個(gè)是0.014英寸厚而另一個(gè)是0.006英寸厚，它們層壓在一起，其中在0.014英寸厚的層中定義圓形空腔，并且在這兩層之間提供0.001英寸厚的粘合劑(glue line)。盤(pán)5具有附加在兩側(cè)的盤(pán)芯。在與主軸夾具22接合的側(cè)面的盤(pán)芯4是大約0.01英寸厚，并且由磁軟材料制成。在對(duì)側(cè)的盤(pán)芯建立間隙來(lái)保持盤(pán)在運(yùn)輸過(guò)程中不和空腔36的底壁摩擦，并且是大約0.004英寸厚。在層34中容納智能芯片29的空腔大約是0.01英寸深。
層34和以層33一起層壓，其中層33包括用于記錄頭的訪(fǎng)問(wèn)開(kāi)口26和用于主軸馬達(dá)夾具22的開(kāi)口27。層33由300不銹鋼片形成，大約是0.0025英寸厚。遮擋板32具有槽37，當(dāng)遮擋板完全打開(kāi)時(shí)，槽和在層33中的開(kāi)口26和27在一條直線(xiàn)上。遮擋板也由300不銹鋼片制造并且也是0.0025英寸厚。頂層28由大約0.0055英寸厚的材料制成并且具有如圖12，13和15所示的突出出來(lái)的字符30。其中遮擋板32位于頂層28之下的區(qū)域具有大約0.003英寸的凹進(jìn)處(recess)(沒(méi)有示出)，在層28的底部和層33的頂部之間創(chuàng)建空腔使得遮擋板光滑地滑動(dòng)?？ńY(jié)構(gòu)使得頂層可以在盤(pán)被裝入層34和33之間之后被附上。這使得它在被附加到剩余的結(jié)構(gòu)之前被突出出來(lái)。在層28和33，以及34和33之間提供0.001英寸厚的粘合劑。
在組裝之后，如圖14所示，把磁條35附加到層34的后面。在頂層使用比如由Cellotape Inc.，47623 Fremont Boulevard，F(xiàn)remont，California 94538開(kāi)發(fā)的處理方法印刷圖案。根據(jù)規(guī)格，圖案可能使用全彩色處理和雙彩色處理。每一個(gè)Cellotape Inc提供的規(guī)格中，這個(gè)圖案的厚度，包括耐磨損涂料(overcoat)，都小于0.001英寸。另一個(gè)結(jié)構(gòu)是制作塑料層28并且以硬模升華(die sublimation)處理印刷圖案。
卡25和原來(lái)的儀器兼容，并且提供大存儲(chǔ)容量。但是，其中遮擋板32操作的區(qū)域58，暴露在外面并遭受處理?yè)p壞。圖16和17示出了結(jié)合了具有長(zhǎng)臂的遮擋板40的卡38，其在形成在頂蓋(top cover)39中的空腔41和48內(nèi)滑動(dòng)，從而密閉了遮擋板40。這減少了其遭受處理?yè)p害的可能。該頂蓋優(yōu)選的為大約0.006英寸厚的300不銹鋼片，在層的背面具有大約0.003英寸深的空腔41和48。遮擋板40是大約0.0025英寸厚的300不銹鋼并且包括開(kāi)口49，其在完全打開(kāi)的位置上是和在頂蓋39上的槽45在一條直線(xiàn)上的。如圖21所示，槽45允許對(duì)記錄頭進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)以對(duì)盤(pán)5進(jìn)行操作，并且提供用于使主軸夾具22接合盤(pán)芯4的開(kāi)口。開(kāi)口45是在頂蓋39上的單一槽。
如圖17所示，卡38的結(jié)構(gòu)是，從上表面開(kāi)始，最上層，0.001英寸，用于直接在層39上描繪或印刷圖案。在大約0.006英寸厚的層39的下面，是在底面上的0.003英寸深的空腔41和48，其允許遮擋板40在這個(gè)空腔內(nèi)滑動(dòng)。另外，可以將層39提供為層壓有頂部的0.0025英寸厚不銹鋼片和底部的0.0025英寸不銹鋼片，并且在底片上定義遮擋板空腔。將這兩個(gè)片用0.001英寸厚度的粘合劑層壓在一起。如圖16，19和21，提供接頭44來(lái)支撐遮擋板40，特別是在其中盤(pán)5高速旋轉(zhuǎn)的區(qū)域上方。將頂層39層壓到由PVC塑料制成并且大約0.024英寸厚的層42。在這個(gè)PVC片中形成大約0.019英寸深的空腔50。
盤(pán)芯4是大約0.009英寸厚并且由磁軟材料制成的。將大約0.0015英寸厚的襯墊附加到頂蓋39底部在暴露到盤(pán)5的區(qū)域內(nèi)，但是在凹進(jìn)處區(qū)域41上將其切掉，使得襯墊不干擾遮擋板40的操作。如前所述，盤(pán)5是大約0.0008英寸厚。將另一盤(pán)芯附加到盤(pán)的背面以保持當(dāng)卡38沒(méi)有安裝在讀卡機(jī)中時(shí)和后蓋的空隙。其中盤(pán)以大約3600RPM旋轉(zhuǎn)的空腔是大約0.016英寸厚。另外，在層39和42中創(chuàng)建類(lèi)似如圖12所示的29和31的空腔來(lái)容納智能芯片11。
卡38的結(jié)構(gòu)是當(dāng)卡安裝在讀卡機(jī)中時(shí)，39的下表面和盤(pán)芯4的上表面在同一平面上。另外，卡38具有如圖19，21和24所示的功能部件(feature)46和47，以及在遮擋板40的接頭(沒(méi)有示出)的在卡38的邊緣上彎曲并且在區(qū)域43中滑動(dòng)的槽。功能部件47是形成在層42中的彎曲部件使得當(dāng)在接頭46上加力時(shí)，它可在空腔56中彎曲。零件46和47作為鎖定遮擋板使其不會(huì)不經(jīng)意作用的功能，并且因此使得雜質(zhì)不會(huì)進(jìn)入盤(pán)空腔50。
圖22示出了讀卡機(jī)57的截面圖，該讀卡機(jī)是共同轉(zhuǎn)讓的未鑒權(quán)申請(qǐng)的主題。讀卡機(jī)57具有頂蓋52和底蓋53。在這兩個(gè)蓋中間形成空腔51，卡38可以插入其中。在讀卡機(jī)57的蓋52中提供彎曲部分54。這個(gè)彎曲部分有獨(dú)特的邊緣55。
圖23是當(dāng)將卡安裝在讀卡機(jī)57中時(shí)，彎曲部分54的放大視圖。該彎曲部分彎曲，直到邊緣55找到在遮擋板40上的接頭中的槽。如圖24所示，在那一點(diǎn)上彎曲部分54的力量推動(dòng)在卡38中的接頭46。如圖25所示，彎曲部分54和邊緣55都穿過(guò)遮擋板40的平面。繼續(xù)將卡38插入讀卡機(jī)57使得接頭55滑動(dòng)遮擋板40，移動(dòng)槽49使得其和在頂蓋39中的開(kāi)口45在一條線(xiàn)上(如圖21所示)。這是卡38的操作位置。
在彈出卡38的過(guò)程中，接頭55將作為卡被從讀卡機(jī)57中拉出的結(jié)果移動(dòng)，這樣如圖26所示，它接合遮擋板40。如圖19所示，遮擋板40將移動(dòng)，關(guān)閉在頂蓋38中的開(kāi)口45。當(dāng)遮擋板到達(dá)如圖24所示的它將不再滑動(dòng)的位置，加在接頭55上的阻力和圓錐角(taperangle)將使得彎曲部分54彎曲，從遮擋板40接頭脫離55。接頭46將和在遮擋板40中的開(kāi)口在一條直線(xiàn)上，并且繼續(xù)從讀卡機(jī)57中撤出卡38將允許接頭46鎖定遮擋板40使其不會(huì)不經(jīng)意的動(dòng)作。
使用適用于特定記錄材料和盤(pán)的情況，例如，在美國(guó)申請(qǐng)4,974,106和6,023,393中描述的設(shè)計(jì)的磁頭從盤(pán)5記錄和讀回?cái)?shù)據(jù)。一種常見(jiàn)的軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)操作有柔韌的夾在兩個(gè)記錄頭之間的聚酯薄膜盤(pán)。在以大約300RPM旋轉(zhuǎn)聚酯薄膜盤(pán)的情況中，每一個(gè)頭推動(dòng)盤(pán)使得其中產(chǎn)生穩(wěn)定的滑動(dòng)的接口，來(lái)從在盤(pán)表面上的磁膜記錄和讀回信息。在上面的美國(guó)申請(qǐng)中描述的技術(shù)提出了適于在高速旋轉(zhuǎn)，例如，大于1800RPM的柔韌的盤(pán)上記錄信息的頭結(jié)構(gòu)。圖27示出了一個(gè)這樣的裝置。將頭轉(zhuǎn)子59附加到讀卡機(jī)上，類(lèi)似于那些在大多數(shù)硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品上找到的結(jié)構(gòu)，頭轉(zhuǎn)子59具有萬(wàn)向接頭61和包括在滑塊62(slider)中的記錄頭元件。該萬(wàn)向接頭61以大約4.5克的力量將滑塊62推向盤(pán)5的表面。另外，在這個(gè)布置中，僅有一個(gè)記錄頭62，使得讀卡機(jī)裝置的成本較低。這個(gè)頭的對(duì)面是具有和在滑塊62上的空氣表面相類(lèi)似的磨光(finish)和特性的表面63的元件60?；瑝K62操作在盤(pán)5的一個(gè)表面上，同時(shí)元件60，特別是表面63，和盤(pán)5的另一表面相鄰。如圖28所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子59不位于盤(pán)5上時(shí)，或者在卡38在讀卡機(jī)外的時(shí)間內(nèi)，在表面63和盤(pán)之間有一正常的間隙“z”。
當(dāng)以如圖21所示的操作配置將卡38安裝在讀卡機(jī)中時(shí)，如圖6所示，盤(pán)芯4位于主軸馬達(dá)21上，而且在盤(pán)芯4中的孔20在主軸轉(zhuǎn)子軸23的中心上。通過(guò)命令，之后盤(pán)以高速，例如，3600RPM旋轉(zhuǎn)。在足夠高的速度下，在鄰近元件60的表面63的盤(pán)5的表面之間開(kāi)始形成大的空氣膜，如圖28所示?？梢砸苿?dòng)在讀卡機(jī)中的轉(zhuǎn)子59使得將頭62推向盤(pán)5。這將造成在頭62的表面形成薄的空氣承載膜，并且在相對(duì)的盤(pán)面和表面63之間形成更厚的空氣膜。之后，表面63提供液壓盤(pán)來(lái)在數(shù)據(jù)的記錄和讀取過(guò)程中穩(wěn)定盤(pán)5。在美國(guó)專(zhuān)利4,974,106，5,968,627和6,023,393中示出了這樣的例子?？梢栽诳?8或者在讀卡機(jī)中提供元件50用于使用比如卡1的卡。這個(gè)元件由可以以類(lèi)似于在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品中使用的記錄頭表面磨光的硬表面制造。用于制造元件60的材料可以是陶瓷，比如鈣化鈦，鋁，玻璃，硬塑料或金屬。如圖29所示，可以將元件60粘到或者模塑在卡38的層42中。另外，設(shè)置元件60，使其在記錄頭從盤(pán)5的最外面的記錄軌道移向最里面的軌道時(shí)遮蔽記錄頭62。在其它實(shí)施例中，將元件60附加到42提供了允許表面63更好的符合盤(pán)5的柔韌性。
卡38的結(jié)構(gòu)允許僅在盤(pán)5的一個(gè)表面發(fā)生記錄。圖30示出了制造有類(lèi)似結(jié)構(gòu)的頂層39和底層68的卡65。這允許兩個(gè)遮擋板40和64選擇性的覆蓋在蓋39上的開(kāi)口45和在蓋68上的開(kāi)口66。提供功能部件69，70和71和遮擋板64一起操作來(lái)在運(yùn)輸過(guò)程中鎖定遮擋板，或者當(dāng)將卡插進(jìn)讀卡機(jī)57時(shí)允許訪(fǎng)問(wèn)盤(pán)5的合適的表面，如圖31所示。這種設(shè)置的好處在于卡65可以從讀卡機(jī)57中移出，倒轉(zhuǎn)并且重新安裝來(lái)在盤(pán)5的另一側(cè)記錄更多的信息，從而將每一卡上的可用存儲(chǔ)容量翻番。獲得雙側(cè)記錄的附加成本是最小化的。
圖32是一橫截面圖，示出了卡65的細(xì)節(jié)。頂層39，如前所述，優(yōu)選的是大約0.006英寸的不銹鋼片。在層39的背面設(shè)置大約0.003英寸深的空腔41，在這里遮擋板40滑動(dòng)。底層68也是大約0.006英寸的不銹鋼并且包括在和盤(pán)5相鄰的表面上創(chuàng)建的空腔72，遮擋板64可以在其中滑動(dòng)。這些層由大約0.018英寸厚的包括用于容納盤(pán)5的圓形開(kāi)口50的PVC層隔開(kāi)。將大約0.0015英寸厚的兩個(gè)襯墊(沒(méi)有示出)面對(duì)盤(pán)5附加到層39和68的表面。這些襯墊位于遮擋板空腔外部的區(qū)域中。遮擋板40和64的操作彼此獨(dú)立。當(dāng)然，在卡25，38和65的制造中也可使用其它材料和膜厚度，例如，全塑料結(jié)構(gòu)，層壓的金屬片和塑料，熱塑性塑料或陶瓷來(lái)獲得所需的特性和ISO標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是使用用于讀卡機(jī)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)形成因數(shù)以及接口。這減少了用于實(shí)現(xiàn)卡和讀卡機(jī)的基礎(chǔ)設(shè)施的成本。(ISO卡尺寸和熟知的PC卡的尺寸十分類(lèi)似。)無(wú)法依靠工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置是現(xiàn)有技術(shù)的卡的一個(gè)缺點(diǎn)，并且限制了它的普及?？?，25，38和64需要位于讀卡機(jī)57上的棘爪或彎曲部分54來(lái)選擇性的露出在卡表面上的開(kāi)口來(lái)允許訪(fǎng)問(wèn)記錄頭和主軸馬達(dá)。彎曲部分54彎曲出讀卡機(jī)形成因數(shù)，并且雖然這個(gè)彎曲可能在某些實(shí)施中可以接受，但在其中讀卡機(jī)可能需要嚴(yán)格符合PC卡標(biāo)準(zhǔn)的另一些中卻不能被接受。
圖33示出了用于遮擋板40使得它可以操作在卡38的形狀中的設(shè)置。遮擋板40上的接頭在其中操作的空腔48具有創(chuàng)建在頂蓋39中的附加的階梯76。也在底蓋42中設(shè)置空腔77。如圖33和34所示，將磁軟材料74附加到遮擋板接頭上。設(shè)計(jì)遮擋板40的彎曲硬度來(lái)保持正常的平坦配置。將磁軟材料74放置在空腔77中來(lái)限制遮擋板40的滑動(dòng)。如圖35所示，當(dāng)將卡38插入讀卡機(jī)時(shí)，將磁鐵75合適的附加到讀卡機(jī)的一個(gè)蓋上，使得其吸引材料74，從而允許它向磁鐵彎曲。材料74的移動(dòng)將使其從空腔76清除，并且允許遮擋板在空間48和76中自由移動(dòng)來(lái)打開(kāi)到記錄頭和主軸馬達(dá)的入口。在去除卡38的情況下，磁鐵75移動(dòng)遮擋板40來(lái)覆蓋訪(fǎng)問(wèn)端口45，并且?guī)椭乐闺s質(zhì)進(jìn)入盤(pán)封閉空間50。正常的運(yùn)輸和卡的操作保持材料74在空腔77中。可以沿著磁引力方向設(shè)計(jì)74的質(zhì)量、并且設(shè)計(jì)遮擋板40的彎曲硬度以滿(mǎn)足卡的震動(dòng)和振動(dòng)規(guī)格。
圖36示出了在卡78的頂面和底面都具有開(kāi)口來(lái)允許在盤(pán)5上的兩側(cè)的記錄的卡的配置。圖37是卡78的側(cè)視圖。在卡78背面的訪(fǎng)問(wèn)開(kāi)口和遮擋板與在頂蓋的相對(duì)的45類(lèi)似。類(lèi)似于如圖36所示的兩側(cè)的設(shè)置不具有用于在卡的背面的用于和原來(lái)的儀器兼容的磁條的空間，但是有用于簽名和突出出來(lái)的字母的空間。圖38示出了在卡的頂面和底面具有開(kāi)口84的和與圖36所示的卡類(lèi)似的配置，并且其還具有用于在卡的背面的在襯墊94和95之間的磁條的空間?？?8具有集成電路芯片11和旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)5。像另一個(gè)實(shí)施例那樣，這個(gè)盤(pán)在頂層和底層之間的空腔50中旋轉(zhuǎn)。
在這個(gè)實(shí)施例中，卡78的頂層和底層包括0.003英寸厚的300系列的不銹鋼片，而且遮擋板80是0.0025英寸厚的300系列不銹鋼片。在面對(duì)盤(pán)的區(qū)域中頂片和底片的表面由織物襯墊(沒(méi)有示出)覆蓋。而且朝向盤(pán)的遮擋板面由這種織物襯墊覆蓋?？ǖ暮诵氖?.023英寸厚的PVC塑料片。在PVC層中切出大約0.003英寸深的槽98來(lái)支撐遮擋板80的上表面96和下表面97。其它材料比如塑料和金屬也可用于制造這個(gè)卡的多種層。
將0.020英寸厚的系列300的不銹鋼片的推盤(pán)接頭79附加到讀卡機(jī)機(jī)械裝置，其和在其中遮擋板80被容納在頂層和底層之間的開(kāi)口在一條直線(xiàn)上。該遮擋板具有彈簧夾(spring finger)81以及匹配推盤(pán)接頭79的前部的形狀的形狀82。如圖40所示的隔離片83(spacer)隔開(kāi)頂遮擋板96和底遮擋板97，并且可在創(chuàng)建在PVC層中的空腔(沒(méi)有示出)中移動(dòng)，其位于頂蓋盤(pán)和底蓋盤(pán)之間。遮擋板的操作如圖41、42和43所示。圖41示出了當(dāng)卡78插入讀卡機(jī)并且推盤(pán)接頭79和遮擋板80接觸時(shí)的情況。在進(jìn)一步將卡插入讀卡機(jī)的情況下，遮擋板80被推盤(pán)接頭79限制并且卡主體相對(duì)遮擋板移動(dòng)直到在頂層和底層的訪(fǎng)問(wèn)端口45、84打開(kāi)?？ㄔ谧x卡機(jī)中的進(jìn)一步移動(dòng)使得遮擋板80與邊緣99相抵觸，產(chǎn)生力量使得彈簧夾81彎曲，并且閂鎖進(jìn)推盤(pán)接頭79中的槽85。當(dāng)將卡從讀卡機(jī)中彈出或移出時(shí)，閂鎖的彈簧夾81將保持附加到推盤(pán)接頭79的遮擋板80關(guān)閉在卡78上的訪(fǎng)問(wèn)端口45和84，直到遮擋板80與邊緣86相抵觸，并且被強(qiáng)迫和卡78一起移動(dòng)，從而從讀卡機(jī)中移出。該產(chǎn)生的力量使得彈簧夾81彎曲，脫離在推盤(pán)接頭79和遮擋板80之間的閂鎖位置。
圖44是允許在盤(pán)5上以相對(duì)方式配置兩個(gè)記錄頭的頭/轉(zhuǎn)子布置的頂視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，放置樞軸88使得讀卡機(jī)符合PCMCIA形成因數(shù)。使得轉(zhuǎn)子87比萬(wàn)向接頭89和在訪(fǎng)問(wèn)端口45中的記錄頭要長(zhǎng)。圖45示出了頭的結(jié)構(gòu)，其中盤(pán)5放置在相對(duì)的頭91和92之間。將轉(zhuǎn)子臂87和90以及萬(wàn)向接頭89和91配置在PCMCIA類(lèi)型II卡的厚度之內(nèi)，并且以這樣的方式布置使得其操作具有從卡78的上表面到下表面的所需間隙。在不符合PCMCIA形成因數(shù)的讀卡機(jī)的其它實(shí)施例中，可以減小轉(zhuǎn)子87的長(zhǎng)度。
像上面所討論的，圖1到38示出了根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)7816的格式的卡的優(yōu)選實(shí)施例，其中，在卡的外形之中包括了集成電路11和旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)媒介5。在下面描述的實(shí)施例中，如圖46所示，采用了加密保護(hù)。在這個(gè)情況下，集成電路11優(yōu)選的包括三個(gè)功能模塊，鑒權(quán)80，RAM 81和加密引擎82。鑒權(quán)邏輯模塊80提供兩個(gè)功能，一個(gè)用于控制數(shù)據(jù)輸入到集成電路11和從其中輸出84，且第二個(gè)用于加密信息，例如，比如RSA的在集成電路11自身上實(shí)現(xiàn)的公共密鑰加密算法。用于RSA的私人密鑰和數(shù)字證書(shū)一起存儲(chǔ)在RAM81中。該RAM81在請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)到卡1或從卡1中發(fā)送數(shù)據(jù)的鑒權(quán)過(guò)程中是有效的。一旦成功完成鑒權(quán)，輸入數(shù)據(jù)流被導(dǎo)向加密引擎82，其中以硬件實(shí)現(xiàn)ABS算法。用于這個(gè)操作的密鑰也存儲(chǔ)在RAM81中。
卡1和一讀卡機(jī)協(xié)同操作，該讀卡機(jī)是和本發(fā)明相同的日期提交的，并且題目為“用于讀取和寫(xiě)入具有旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)器的卡的設(shè)備”的序列號(hào)是.No.＿＿的未授權(quán)的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中描述。這個(gè)應(yīng)用在這里引入作為參考。但是，為了易于討論，圖47示出了用于讀卡機(jī)的電子裝置方框圖，其中包括所有在虛線(xiàn)1和5外的部件，以及圖1的卡1。讀卡機(jī)電子裝置包括輸入/輸出模塊90，其包括用于IDE和/或PCMCIA接口的協(xié)議。也可能使用其它接口，例如，USB或者客戶(hù)接口配置。在主機(jī)和讀卡機(jī)之間通信的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在緩存器91中。以一種將不在下面進(jìn)一步描述的熟知的方式，微處理器95(或者數(shù)字信號(hào)處理器)控制通過(guò)讀取/寫(xiě)入電子裝置97和前放大器驅(qū)動(dòng)器98的到記錄頭96的數(shù)據(jù)流。頭96從盤(pán)5中讀取數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)寫(xiě)入盤(pán)5。讀卡機(jī)的其它電子機(jī)械部件包括主軸馬達(dá)100和音圈頭定位調(diào)節(jié)器101。這些由微處理器95通過(guò)電子裝置99以熟知的方式控制。本地RAM103和微處理器95連接來(lái)存儲(chǔ)用在存儲(chǔ)卡的操作中的實(shí)時(shí)參數(shù)，比如當(dāng)前柱面數(shù)(current cylinder number)，軌道運(yùn)行圖(track run-out map)和其它變量。用于微處理器95的程序存儲(chǔ)器包括在ROM104中，優(yōu)選的是一閃存存儲(chǔ)器來(lái)允許包括在ROM104中的控制固件在現(xiàn)場(chǎng)更新。
微處理器95控制通過(guò)路徑85到卡1的鑒權(quán)模塊80和加密引擎82的數(shù)據(jù)流。因?yàn)镮SO7816僅僅鑒別在卡1上的八個(gè)接觸點(diǎn)，這優(yōu)選的由串行接口通信。在卡1中的I/O邏輯模塊選擇性的和微處理器95通信或者和標(biāo)準(zhǔn)智能卡讀卡機(jī)通信。在這個(gè)實(shí)施例中，在讀卡機(jī)電子裝置中的檢錯(cuò)和糾錯(cuò)之前產(chǎn)生應(yīng)用到卡1的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)的成功解密需要數(shù)據(jù)流和在加密過(guò)程中建立的輸出數(shù)據(jù)相同，并且必須在這個(gè)操作前糾正數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤。其它實(shí)施例允許將數(shù)據(jù)從在主機(jī)接口和記錄頭之間的任意地方的另外的接口處導(dǎo)向卡。
圖46和47示出了卡和讀卡機(jī)裝置，其中將加密邏輯模塊附加到卡1和旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)容量5。在其它實(shí)施例中，在主機(jī)系統(tǒng)或者讀卡機(jī)電子裝置上以軟件實(shí)現(xiàn)加密/解密。所描述的配置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是加密算法和存儲(chǔ)器獨(dú)立于系統(tǒng)的其余部分。因此，可以無(wú)需重新設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)的所有其它部分而實(shí)現(xiàn)新的算法。另外，所示的方法允許在產(chǎn)品家族中的每一卡具有不同的算法，從而增加數(shù)據(jù)的安全性。
一種用于上面討論的加密的通常的應(yīng)用是大數(shù)據(jù)文件，比如電影，音樂(lè)或者秘密信息的安全下載。這將在下面描述。假定秘密數(shù)據(jù)文件位于安全服務(wù)器上，卡1和讀卡機(jī)電子裝置的操作將需要下面順序的事件。首先將讀卡機(jī)裝置安裝在具有到安全服務(wù)器的通信信道的系統(tǒng)上。將卡1發(fā)給用戶(hù)并且在RAM81中存儲(chǔ)私人密鑰，以及鑒別卡的所有者的數(shù)字證書(shū)。在其它實(shí)施例中，該數(shù)字證書(shū)包括在盤(pán)5上加密和存儲(chǔ)的生物計(jì)量模板(biometric template)。
一旦將卡1插入讀卡機(jī)，首先，在讀卡機(jī)和卡1之間啟動(dòng)一系列詢(xún)問(wèn)(challenge)，使用邏輯模塊80來(lái)建立卡和讀卡機(jī)電子裝置的有效性，其次，在卡1和主機(jī)系統(tǒng)之間建立安全通信信道。一旦完成這些，主機(jī)系統(tǒng)啟動(dòng)和安全服務(wù)器的通信。安全服務(wù)器啟動(dòng)另一組到卡1的詢(xún)問(wèn)?？ㄍㄟ^(guò)使用RSA算法和板載的私人密鑰發(fā)送加密的消息來(lái)回應(yīng)。安全服務(wù)器使用分配給特定卡的用戶(hù)的公共密鑰將消息解密。并且也執(zhí)行數(shù)字證書(shū)的確認(rèn)。另外，在其它實(shí)施例中，比較用戶(hù)的生物計(jì)量和存儲(chǔ)的模板。在完成鑒權(quán)處理之后，安全服務(wù)器將一組會(huì)話(huà)密鑰(session key)(對(duì)稱(chēng)的密鑰)以及關(guān)于會(huì)話(huà)密鑰將要被使用的序列的信息加密，來(lái)對(duì)秘密數(shù)據(jù)加密。使用公共密鑰將文件發(fā)送到卡1。注意到卡1是唯一能夠?qū)⑾⒔饷艿目ā?br> 將會(huì)話(huà)密鑰存儲(chǔ)在RAM81中，并且設(shè)置輸入/輸出邏輯模塊80來(lái)傳遞數(shù)據(jù)到加密引擎82，該引擎不在數(shù)據(jù)流上執(zhí)行操作并且將數(shù)據(jù)傳遞到下一個(gè)邏輯模塊。之后服務(wù)器將加密的數(shù)據(jù)傳到主機(jī)系統(tǒng)。這個(gè)數(shù)據(jù)傳遞通過(guò)緩存器存儲(chǔ)器91，讀取/寫(xiě)入電子裝置97、前放大器98并存儲(chǔ)在盤(pán)5中。當(dāng)完成傳輸，服務(wù)器終止通信鏈路。
在這一點(diǎn)上，加密存儲(chǔ)在盤(pán)5中的數(shù)據(jù)；密鑰在RAM81中，并且兩者必須一起操作來(lái)顯示存儲(chǔ)的信息。在一個(gè)實(shí)施例中這通過(guò)這樣一個(gè)順序來(lái)達(dá)成其中邏輯模塊80使用用私人密鑰加密的消息啟動(dòng)詢(xún)問(wèn)、并且請(qǐng)求主機(jī)確認(rèn)請(qǐng)求來(lái)顯示數(shù)據(jù)。這個(gè)詢(xún)問(wèn)和響應(yīng)序列還建立通信鏈路的有效性來(lái)使得數(shù)據(jù)可以顯示。在完成這個(gè)順序的情況下讀卡機(jī)裝置引導(dǎo)來(lái)自盤(pán)5的數(shù)據(jù)通過(guò)加密引擎82，其中將密碼文本轉(zhuǎn)換為之后傳遞到主機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。
在另一方法中，以和前面描述的安全服務(wù)器通信類(lèi)似的方式從卡1發(fā)送加密的數(shù)據(jù)和加密密鑰到主機(jī)。這個(gè)順序需要主機(jī)具有微處理器。在這個(gè)設(shè)置中，卡1還包括作為存儲(chǔ)在盤(pán)5上的軟件的加密邏輯模塊。這個(gè)邏輯模塊本身被安全的發(fā)送到主機(jī)并且用于執(zhí)行數(shù)據(jù)的解密。對(duì)于不具有計(jì)算能力的主機(jī)，優(yōu)選的由在卡1上的邏輯模塊82執(zhí)行解密并且傳送到主機(jī)。
圖48示出了卡1的另一個(gè)實(shí)施例。在這個(gè)布置中，在卡中包括微處理器110，以及RAM81，程序ROM111，和旋轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)媒介5。除了DSP外，微處理器110還可以被作為操作在在讀卡機(jī)中的微處理器95控制下的狀態(tài)機(jī)器來(lái)實(shí)現(xiàn)(參看圖47)。在這個(gè)實(shí)現(xiàn)中的加密引擎包括微處理器110和存儲(chǔ)在ROM111中的控制程序。這個(gè)布置的一個(gè)特征是RAM81可被用作用于盤(pán)5的特定緩存器。這使得卡1能夠和原來(lái)的兼容，因?yàn)樗性谖⑻幚砥?10，RAM81和外部系統(tǒng)之間的通信通過(guò)在集成電路11上的接點(diǎn)聯(lián)系。以這種方式的操作允許卡使用原來(lái)的智能卡讀卡機(jī)。
在另一實(shí)施例中，如圖49所示，配置卡1作為服務(wù)器，其中在ROM111中包括用于微處理器110的控制程序，允許其從存儲(chǔ)媒介5中取出數(shù)據(jù)和文件。另外，取出的程序還可以包括安全固件來(lái)在訪(fǎng)問(wèn)任意來(lái)自盤(pán)5的數(shù)據(jù)之前建立具有客戶(hù)鑒權(quán)的防火墻。當(dāng)然在其它實(shí)施例中，可以配置微處理器110和95來(lái)提供其它可編程的特征。
在如圖49所示的另一實(shí)施例中，卡1配置有微處理器110，RAM81，程序ROM111，盤(pán)5，以及編碼器/解碼器(ENDEC)112。實(shí)現(xiàn)編碼/解碼邏輯功能的ENDEC112用在讀卡機(jī)的讀取/寫(xiě)入電子裝置中。在這個(gè)配置中，在讀卡機(jī)中的讀取/寫(xiě)入模塊97不包括編碼/解碼功能，并且這個(gè)由在卡上的邏輯模塊執(zhí)行。之后信息流從卡到前放大器98，并且之后到記錄頭96。
在其它實(shí)施例中ENDEC112由微處理器110控制的簡(jiǎn)單交換組成或作為在卡上實(shí)現(xiàn)的狀態(tài)機(jī)器。這種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以控制到盤(pán)5的訪(fǎng)問(wèn)并且將其限制在一定次數(shù)以?xún)?nèi)，在這些次數(shù)之后使卡中的交換被禁止。這允許卡上的數(shù)據(jù)的“有限的”使用，超出之后將無(wú)法訪(fǎng)問(wèn)。在再一個(gè)實(shí)施例中，該ENDEC112邏輯模塊允許可移去的卡攜帶用于PRML編碼方案的編碼/解碼信息，在該方案中可以指定一個(gè)卡的參數(shù)并且使其不同于那些在其它卡中所使用的參數(shù)。
在如圖50所示的另一實(shí)施例中，集成電路11包括使用公共密鑰加密的鑒權(quán)邏輯模塊80的功能模塊，以硬件算法、比如DES、三DES或者AES實(shí)現(xiàn)的模塊加密邏輯82，檢錯(cuò)和糾錯(cuò)邏輯模塊117，數(shù)據(jù)編碼和解碼邏輯模塊112，諸如JAVA、MULTOS或其它的本地操作系統(tǒng)106，以及輸入/輸出邏輯模塊105。在這個(gè)實(shí)施中，集成電路11通過(guò)每一貼有標(biāo)簽“A”的ISO標(biāo)準(zhǔn)7816-2和-3的八個(gè)管腳的接口87通信。這個(gè)接口，就像現(xiàn)在定義的，具有兩個(gè)不使用的管腳#4和#8，它們貼有標(biāo)簽“B”，并且形成串行雙向接口88。在一個(gè)實(shí)施例中的存儲(chǔ)容量被分區(qū)為多個(gè)子容量113，114，115和116。其它實(shí)施例包括單一的分區(qū)或者更多的這樣的分區(qū)，并且每一個(gè)分區(qū)都具有獨(dú)特的安全碼。訪(fǎng)問(wèn)在特定子容量中的數(shù)據(jù)在從主機(jī)或請(qǐng)求數(shù)據(jù)的客戶(hù)接收所需信息的情況下是有條件的。在這個(gè)情況中，緩存器存儲(chǔ)器91和微處理器95和集成電路通過(guò)接觸管腳號(hào)碼1、2、3、4、5和6通信。管腳#8和讀取/寫(xiě)入電子裝置97連接，以形成雙向串行接口“B”88。來(lái)自讀取/寫(xiě)入電子裝置97的數(shù)據(jù)被導(dǎo)向記錄頭96并且在盤(pán)5上通過(guò)在記錄頭96和旋轉(zhuǎn)盤(pán)5之間的無(wú)接觸接口86記錄磁通量轉(zhuǎn)換(magnetic flux transition)，就像先前所述的。在這個(gè)情況下，數(shù)據(jù)路徑從主機(jī)89穿過(guò)PCMCIA/ATA接口90和緩存器存儲(chǔ)器91到串行接口“B”管腳#4。將這個(gè)數(shù)據(jù)導(dǎo)向通過(guò)位于在卡上集成電路11中的模塊加密硬件82。可以設(shè)置激活這個(gè)模塊來(lái)加密這個(gè)信息或者根據(jù)由微處理器95或者本地操作系統(tǒng)106建立的配置情況而僅僅將這個(gè)信息傳遞到檢錯(cuò)和糾錯(cuò)邏輯模塊117。之后處理數(shù)據(jù)來(lái)產(chǎn)生適用于檢錯(cuò)和糾錯(cuò)然后編碼的校正子(syndrome)。在一個(gè)實(shí)施例中，在被傳送到讀取/寫(xiě)入電子裝置97之前，編碼使用在編碼/解碼112中的PRML編碼。該文件操作系統(tǒng)優(yōu)選的駐留在盤(pán)5上，并且可以由本地操作系統(tǒng)106控制或者在由邏輯模塊81鑒權(quán)的情況下被下載到主機(jī)89上。
在返回路徑上，在盤(pán)5表面上記錄的磁通量轉(zhuǎn)換在記錄頭96中產(chǎn)生電信號(hào)，之后這個(gè)信號(hào)由讀取/寫(xiě)入電子裝置97放大。然后傳遞到編碼/解碼邏輯模塊112。該數(shù)據(jù)由邏輯模塊117處理，檢測(cè)并糾正任何讀取錯(cuò)誤，這些都在由加密引擎82解密之前。然后將這個(gè)數(shù)據(jù)通過(guò)緩存器存儲(chǔ)器91和接口控制器90發(fā)送到主機(jī)89。當(dāng)然，可以以其它方式配置集成電路11來(lái)提供根據(jù)用戶(hù)喜好的其它功能。
前面的描述已經(jīng)描述了使用聚酯薄膜或者柔韌的金屬旋轉(zhuǎn)盤(pán)的卡的結(jié)構(gòu)，該卡符合ISO7816標(biāo)準(zhǔn)。其它卡的配置，比如使用現(xiàn)有的相同直徑的軟盤(pán)或者使用光磁帶媒介也是可能的。一旦被裝配到卡中，該磁盤(pán)可被伺服寫(xiě)入(servowritte)來(lái)建立數(shù)據(jù)軌道和用于伺服跟蹤的記錄位置反饋信息。另外，可以格式化和損壞映射數(shù)據(jù)軌道，并且如果所需的所有者和其它軟件可以裝載在多種磁軌上。需要實(shí)現(xiàn)這種結(jié)果的過(guò)程和儀器和那些由工業(yè)生產(chǎn)在建造硬盤(pán)和ZIP盤(pán)驅(qū)動(dòng)時(shí)所使用的相類(lèi)似。
權(quán)利要求
1.一種近似信用卡大小的卡，具有在其中用于存儲(chǔ)信息的旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)器。
2.如權(quán)利要求1所述的卡，其厚度小于大約0.05英寸。
3.如權(quán)利要求2所述的卡，其是大約3.3英寸長(zhǎng)以及大約2.1英寸寬。
4.一種符合ISO 7816以及包括旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)器的卡。
5.一種用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的近似信用卡大小的卡，包括第一層；用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的可旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)；附于第一層上的第二層，該第二層具有在其中特定的適于容納磁盤(pán)的區(qū)域。
6.如權(quán)利要求5所述的卡，其中該區(qū)域包括在第二層中的凹進(jìn)的部分。
7.如權(quán)利要求5所述的卡，進(jìn)一步包括附于第二層上的第三層，并且其中該區(qū)域包括在第二層中的開(kāi)口；以及由第一層和第三層建立在其中磁盤(pán)可以旋轉(zhuǎn)的空間。
8.如權(quán)利要求7所述的卡，進(jìn)一步包括在第一層中的第一開(kāi)口，允許用于讀取在磁盤(pán)上的數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)；以及可移動(dòng)的附加到卡上的用于當(dāng)不訪(fǎng)問(wèn)卡上的數(shù)據(jù)時(shí)覆蓋第一開(kāi)口的遮擋板。
9.如權(quán)利要求8所述的卡，進(jìn)一步包括附于磁盤(pán)上的用于使得磁盤(pán)和用于旋轉(zhuǎn)盤(pán)的外部馬達(dá)相連接的盤(pán)芯。
10.如權(quán)利要求9所述的卡，其中該卡進(jìn)一步包括在第一層中的第二開(kāi)口，用以露出盤(pán)芯部分來(lái)使得外部馬達(dá)能夠旋轉(zhuǎn)磁盤(pán)。
11.如權(quán)利要求8所述的卡，進(jìn)一步包括在第三層中的第三開(kāi)口，該第三開(kāi)口和第一開(kāi)口都允許訪(fǎng)問(wèn)用于讀取在磁盤(pán)兩側(cè)上的數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求8所述的卡，進(jìn)一步包括放置來(lái)在當(dāng)關(guān)閉遮擋板時(shí)覆蓋第一開(kāi)口，以及在當(dāng)打開(kāi)遮擋板時(shí)露出第一開(kāi)口的遮擋板。
13.如權(quán)利要求12所述的卡，其中該第一層包括在其中遮擋板可以滑動(dòng)的凹進(jìn)處；以及當(dāng)關(guān)閉遮擋板時(shí)該遮擋板可滑動(dòng)的覆蓋第一開(kāi)口。
14.如權(quán)利要求13所述的卡，其中延長(zhǎng)在第一層中的凹進(jìn)處，以及其中遮擋板的部分在延長(zhǎng)的部分中滑動(dòng)。
15.如權(quán)利要求14所述的卡，其中該延長(zhǎng)的凹進(jìn)處延伸到卡的邊緣，使得外部設(shè)備能夠打開(kāi)遮擋板。
16.如權(quán)利要求10所述的卡，其中放置遮擋板以覆蓋第一和第二開(kāi)口。
17.如權(quán)利要求16所述的卡，其中當(dāng)關(guān)閉遮擋板時(shí)，遮擋板形成曲徑環(huán)式密封來(lái)保護(hù)磁盤(pán)不受周?chē)h(huán)境的影響。
18.如權(quán)利要求5所述的卡，其中該磁盤(pán)包括聚酯薄膜襯底和柔韌的金屬中的一個(gè)。
19.如權(quán)利要求18所述的卡，其中該第一層包括不銹鋼而且第二層包括塑料。
20.如權(quán)利要求19所述的卡，其中不銹鋼是大約0.005英寸厚，以及塑料是大約0.03英寸厚。
21.如權(quán)利要求7所述的卡，其中第三層包括不銹鋼。
22.如權(quán)利要求7所述的卡，進(jìn)一步包括附加到卡上的集成電路。
23.如權(quán)利要求22所述的卡，進(jìn)一步包括在第一層中的附加的開(kāi)口以及在第二層中的對(duì)應(yīng)放置的開(kāi)口，以及其中將該集成電路附于第三層上以允許集成電路的上表面延伸通過(guò)在第一和第二層中的開(kāi)口。
24.如權(quán)利要求7所述的卡，進(jìn)一步包括附于第一層上的身份信息；以及附于第三層上的磁條。
25.如權(quán)利要求7所述的卡，其中該卡是柔韌的，且能夠在長(zhǎng)度方向上變形大約2厘米并且在寬度方向上變形大約1厘米而不損壞。
26.如權(quán)利要求7所述的卡，進(jìn)一步包括在盤(pán)的兩側(cè)附于磁盤(pán)的盤(pán)芯，該盤(pán)芯包括在其中用于接合馬達(dá)的開(kāi)口；以及其中該卡當(dāng)將其插入讀卡機(jī)時(shí)變形足夠的量以允許該盤(pán)芯與馬達(dá)接合。
27.如權(quán)利要求7所述的卡，進(jìn)一步包括放置在空腔中來(lái)隔開(kāi)磁盤(pán)以使其不與第一層和第三層接觸的襯墊材料。
28.如權(quán)利要求8所述的卡，其中將該遮擋板放置在第一層和第二層之間的凹進(jìn)處中。
29.如權(quán)利要求28所述的卡，其中該凹進(jìn)處延伸到卡的邊緣，使得外部裝置能打開(kāi)和關(guān)閉該遮擋板。
30.如權(quán)利要求29所述的卡，進(jìn)一步包括閂鎖來(lái)當(dāng)沒(méi)有接合外部裝置時(shí)保持遮擋板關(guān)閉。
31.如權(quán)利要求29所述的卡，其中遮擋板的部分包括磁鐵，以及外部裝置使用該磁鐵打開(kāi)該遮擋板。
32.一種信用卡大小的卡，包括在信用卡內(nèi)用于存儲(chǔ)信息的旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)器；以及能從卡的外部訪(fǎng)問(wèn)的集成電路。
33.如權(quán)利要求32所述的卡，進(jìn)一步包括在集成電路中實(shí)現(xiàn)的加密系統(tǒng)。
34.如權(quán)利要求33所述的卡，其中集成電路進(jìn)一步包括加密引擎；用于存儲(chǔ)密鑰的存儲(chǔ)器；以及用于和外部系統(tǒng)連接的輸入/輸出端口。
35.如權(quán)利要求34所述的卡，其中當(dāng)卡和外部系統(tǒng)連接時(shí)，僅當(dāng)卡具有由外部系統(tǒng)識(shí)別的正確的密鑰時(shí)，數(shù)據(jù)被發(fā)送到卡和從卡上發(fā)送數(shù)據(jù)。
36.如權(quán)利要求35所述的卡，其中該數(shù)據(jù)以加密的格式存儲(chǔ)在卡上。
37.如權(quán)利要求36所述的卡，其中該數(shù)據(jù)由卡以加密格式提供到外部系統(tǒng)。
38.如權(quán)利要求34所述的卡，進(jìn)一步包括結(jié)合在其中的微處理器。
39.如權(quán)利要求38所述的卡，其中該微處理器用于控制至少?gòu)男D(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)器上讀取或者寫(xiě)入旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)器的外部系統(tǒng)。
全文摘要
一種信用卡大小的智能卡，其在采用不銹鋼、塑料夾層結(jié)構(gòu)的層壓結(jié)構(gòu)中設(shè)置有在其中旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)盤(pán)(5)。在塑料層中的開(kāi)口設(shè)置用于旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)盤(pán)的空間。通過(guò)將來(lái)自外部系統(tǒng)的磁頭定位在卡的外表面的開(kāi)口(12，14)來(lái)將數(shù)據(jù)寫(xiě)入旋轉(zhuǎn)的磁存儲(chǔ)盤(pán)或從其中讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)卡不與讀卡機(jī)接合中時(shí)，遮擋板(10)覆蓋該開(kāi)口。
文檔編號(hào)G11B13/00GK1535447SQ02814905
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月27日
發(fā)明者菲尼什·康納, 阿尼爾·尼加姆, 尼加姆, 菲尼什 康納 申請(qǐng)人:Storcard公司