Κατασκευή και συναρμολόγηση πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος ανάγνωσης έξυπνων καρτών για αναγνώστες με επαφή, χωρίς επαφή και διπλής διεπαφής

Η Highleap Electronics κατασκευάζει PCB και PCBA αναγνωστών έξυπνων καρτών, τα οποία έχουν κυκλοφορήσει κατόπιν παραγγελίας, για αναγνώστες επιτραπέζιων υπολογιστών USB, ενσωματωμένες διεπαφές καρτών, αναγνώστες διαπιστευτηρίων χωρίς επαφή, τερματικά διπλής διεπαφής και προϊόντα πολλαπλών υποδοχών. Η ανασκόπηση κατασκευής επικεντρώνεται στον εγκεκριμένο ελεγκτή κάρτας, τους μηχανισμούς υποδοχής και κεραίας, την ηλεκτροστατική αντίσταση (ESD) και τη διαδρομή τροφοδοσίας, τη διεπαφή κεντρικού υπολογιστή, το υλικολογισμικό/ρύθμιση παραμέτρων και τη λειτουργική δοκιμή βάσει συναλλαγών, αντί να υποθέτει ένα μόνο πρότυπο ή μοντέλο προγράμματος οδήγησης έξυπνης κάρτας.

Οικογένειες PCB αναγνωστών έξυπνων καρτών: Προϊόντα με επαφή, προϊόντα χωρίς επαφή και προϊόντα διπλής διεπαφής

Ένας αναγνώστης έξυπνων καρτών μπορεί να είναι μια απλή διεπαφή κάρτας επαφής, ένας αναγνώστης διαπιστευτηρίων χωρίς επαφή ή ένας συνδυασμός τερματικού γραφείου που περιέχει και τα δύο. Οι απαιτήσεις κατασκευής αλλάζουν ανάλογα με τη διεπαφή της κάρτας. Οι αναγνώστες επαφής κυριαρχούνται από τους μηχανισμούς της υποδοχής κάρτας, την ισχύ/σήματα της κάρτας και την ανθεκτικότητα εισαγωγής. Οι αναγνώστες χωρίς επαφή προσθέτουν μια κεραία RF, αντίστοιχο δίκτυο και κίνδυνο αποσυντονισμού του περιβλήματος. Ένας αναγνώστης διπλής διεπαφής πρέπει να διατηρεί και τους δύο τομείς, αποτρέποντας παράλληλα την υποβάθμιση του άλλου από αλλαγές διάταξης ή μηχανικές αλλαγές στο ένα.

Η κλάση συσκευών USB-IF CCID είναι μια καθιερωμένη επιλογή διεπαφής κεντρικού υπολογιστή για συσκευές ανάγνωσης έξυπνων καρτών USB, αλλά δεν αποτελεί λόγο να υποθέσουμε ότι κάθε σχέδιο χρησιμοποιεί CCID ή δεν χρειάζεται πρόγραμμα οδήγησης. Ο ελεγκτής και το υλικολογισμικό της συσκευής ανάγνωσης που έχουν κυκλοφορήσει καθορίζουν τη συμπεριφορά του κεντρικού υπολογιστή. Ομοίως, η λειτουργικότητα χωρίς επαφή θα πρέπει να περιγράφεται από τον πραγματικό ελεγκτή, την κεραία και τις υποστηριζόμενες τεχνολογίες καρτών και όχι από μια γενική ετικέτα "NFC".

Υποδοχή κάρτας επαφής, τροφοδοσία, επαναφορά και έλεγχοι κατασκευής ESD

Τα προϊόντα έξυπνων καρτών επαφής είναι μηχανικά επαναλαμβανόμενα: οι κάρτες εισάγονται, αφαιρούνται και μερικές φορές αφήνονται υπό πίεση ελατηρίου για μεγάλα χρονικά διαστήματα. Η ποιότητα της υποδοχής και η υποστήριξη της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) μπορούν επομένως να έχουν την ίδια σημασία με την ψηφιακή διεπαφή. Το πακέτο συναρμολόγησης θα πρέπει να καθορίζει τον προσανατολισμό της υποδοχής, το σημείο αναφοράς της άκρης της πλακέτας, τον διακόπτη ανίχνευσης κάρτας, τον μηχανισμό εξαγωγής/συγκράτησης και τυχόν διαμπερείς οπές ή μηχανικές γλωττίδες που απαιτούν μια διαδικασία πέρα ​​από το συνηθισμένο SMT.

Σημεία ελέγχου διεπαφής επαφής

• Υποδοχή επαφής κάρτας: Χρησιμοποιήστε το απελευθερωμένο τμήμα και το αποτύπωμα. Οι μηχανικά παρόμοιες υποδοχές μπορεί να διαφέρουν ως προς τη διάταξη επαφής, την ανίχνευση κάρτας, το βάθος εισαγωγής και την απόσταση του περιβλήματος.
• Προμήθεια και προστασία κάρτας: Διατηρήστε το κύκλωμα ελεγκτή/αναφοράς για την τροφοδοσία της κάρτας, την επαναφορά, το ρολόι και τις εισόδους/εξόδους. Μην γενικεύετε την τάση ή τον χρονισμό από το όνομα του προϊόντος.
• Εισαγωγή ESD: Οι επαφές καρτών που είναι προσβάσιμες από τον χρήστη χρειάζονται την ελεύθερη διαδρομή εκκένωσης και το δίκτυο προστασίας. Ο χειρισμός της παραγωγής θα πρέπει επίσης να ακολουθεί τους ελέγχους ESD πριν από την τελική συναρμολόγηση του περιβλήματος.
• Μηχανικές γλωττίδες: Οι υποδοχές με γλωττίδες αγκύρωσης ή πλαίσια θωράκισης ενδέχεται να χρειάζονται στένσιλ, επιλεκτική συγκόλληση ή χειροκίνητες λειτουργίες που ορίζονται στον δρομέα συναρμολόγησης.
• Ανίχνευση κάρτας: Ένας αναγνώστης που επικοινωνεί ηλεκτρικά αλλά δεν ανιχνεύει την εισαγωγή μπορεί να δημιουργήσει διακοπτόμενη συμπεριφορά πεδίου. Η ανίχνευση κάρτας θα πρέπει να αποτελεί μέρος της λειτουργικής δοκιμής, όπου εφαρμόζεται.

Η πλήρης κατασκευή του αναγνώστη θα πρέπει να συνδέει τη διαδικασία υποδοχής με τις απαιτήσεις συναρμολόγησης PCB και ελέγχου συναρμολόγησης ESD . Εάν το ολοκληρωμένο κύκλωμα (IC), η υποδοχή ή τα εξαρτήματα προστασίας της έξυπνης κάρτας ελέγχονται για λόγους ασφάλειας ή ανθεκτικότητας, η προμήθεια εξαρτημάτων θα πρέπει να ακολουθεί το εγκεκριμένο AVL αντί να αντικαθιστά εξαρτήματα επειδή το αποτύπωμα φαίνεται συμβατό.

Κεραία ανέπαφης ανάγνωσης, αντιστοίχιση και αλληλεπίδραση περιβλήματος

Οι παραλλαγές χωρίς επαφή προσθέτουν μια συντονισμένη δομή RF που είναι ευαίσθητη στον χαλκό, τις μπαταρίες, τις ασπίδες, τις οθόνες, τα στοιχεία στερέωσης και τα υλικά περιβλήματος κοντά στην κεραία. Ο ρόλος του εργοστασίου είναι να αναπαράγει την απελευθερωμένη κεραία και το αντίστοιχο δίκτυο και να ελέγχει τη μηχανική στοίβα που έχει επικυρωθεί από τον κατασκευαστή πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM). Η μετακίνηση της κεραίας, η αλλαγή ενός εξαρτήματος φερρίτη/ασπίδας ή η αντικατάσταση ενός αντίστοιχου πυκνωτή μπορεί να αλλάξει τη συμπεριφορά ανάγνωσης ακόμα και όταν η ψηφιακή πλακέτα εξακολουθεί να τροφοδοτείται.

Μια ξεχωριστή ή εύκαμπτη κεραία μπορεί να κατασκευαστεί ως δομή PCB κεραίας NFC όταν αυτή είναι η αρχιτεκτονική που έχει κυκλοφορήσει. Η μεταλλική θωράκιση θα πρέπει να ακολουθεί την επικυρωμένη διάταξη θωράκισης RF . Η προσθήκη θωράκισης για EMC αργά στο NPI μπορεί να αποσυντονίσει έναν αναγνώστη εάν η στοίβα κεραιών δεν έχει επικυρωθεί ξανά.

Διαμόρφωση επικοινωνίας USB, ελεγκτή, υλικολογισμικού και κεντρικού υπολογιστή

Οι αναγνώστες επιτραπέζιων υπολογιστών χρησιμοποιούν συχνά USB, ενώ οι ενσωματωμένοι αναγνώστες ενδέχεται να εκθέτουν συνδέσεις UART, SPI ή άλλες συνδέσεις κεντρικού υπολογιστή μέσω μιας υποδοχής. Ο προμηθευτής της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) θα πρέπει να κατασκευάσει την κυκλοφορούσα διεπαφή αντί να μετατρέψει τη μία σε άλλη. Το USB Type-C, όταν υπάρχει, είναι μόνο μια λεπτομέρεια υλοποίησης υποδοχής/διεπαφής. Δεν καθορίζει την υποστήριξη πρωτοκόλλου έξυπνης κάρτας, τη συμπεριφορά του προγράμματος οδήγησης ή τη συμβατότητα της κάρτας.

• Ελεγκτής USB: διατηρήστε την έκδοση της υλοποίησης κλάσης συσκευής/υλικολογισμικού που έχει κυκλοφορήσει. Ηλεκτρονικά στοιχεία διεπαφής USB θα πρέπει να δοκιμαστεί χρησιμοποιώντας το λογισμικό φιλοξενίας του πελάτη ή το καθορισμένο πρωτόκολλο συναλλαγής.
• Υποδοχή σύνδεσης τύπου C: όπου χρησιμοποιείται, Υποδοχές USB-C Η συναρμολόγηση θα πρέπει να περιλαμβάνει γείωση κελύφους, κυκλώματα CC και μηχανική υποστήριξη που καθορίζονται από το σχεδιασμό. Ο ίδιος ο σύνδεσμος δεν συνεπάγεται υψηλότερες απαιτήσεις δεδομένων.
• Ταυτότητα υλικολογισμικού: Τα VID/PID, οι συμβολοσειρές προϊόντος, ο σειριακός αριθμός και η διαμόρφωση θα πρέπει να προγραμματίζονται από ελεγχόμενα αρχεία, όπου απαιτείται.
• Ενσωματωμένη διεπαφή κεντρικού υπολογιστή: ορίστε την έξοδο ακροδεκτών του συνδετήρα, την τάση λογικής και τη δοκιμή επικοινωνίας για UART/SPI/I²C ή ιδιόκτητες συνδέσεις αντί να υποθέσετε ότι μια δοκιμή USB είναι επαρκής.
• Τεκμηρίωση διεπαφής: προϊόντα με πολλαπλές διεπαφές επικοινωνίας θα πρέπει να έχει έναν πίνακα παραλλαγών που να συνδέει τον πληθυσμό υλικού, το υλικολογισμικό και τις εντολές δοκιμής μαζί.

NPI αναγνώστη έξυπνων καρτών και λειτουργική δοκιμή βάσει συναλλαγών

Ένας αναγνώστης δεν θα πρέπει να γίνεται δεκτός μόνο και μόνο επειδή ο διακόπτης παρουσίας κάρτας αλλάζει κατάσταση ή επειδή η συσκευή USB απαριθμεί. Η δοκιμή παραγωγής θα πρέπει να καταδεικνύει μια ελεγχόμενη συναλλαγή μέσω κάθε προβλεπόμενης διαδρομής αναγνώστη χρησιμοποιώντας κάρτες αναφοράς εγκεκριμένες από τον πελάτη. Για κάρτες επαφής, αυτό μπορεί να περιλαμβάνει επαναφορά/ATR και ανταλλαγή εντολών όπως ορίζεται από την εφαρμογή του πελάτη. Για κάρτες χωρίς επαφή, η συσκευή θα πρέπει να επιβεβαιώνει την ανίχνευση και μια καθορισμένη συναλλαγή δεδομένων στην επικυρωμένη μηχανική απόσταση.

1. Ηλεκτρική δοκιμή πλακέτας: Επαληθεύστε τις ράγες τροφοδοσίας και τη βασική επικοινωνία πριν από την εισαγωγή της κάρτας.
2. Προγραμματισμός: φορτώστε το εγκεκριμένο υλικολογισμικό της συσκευής ανάγνωσης, την ταυτότητα USB και τη διαμόρφωση.
3. Υποδοχή επαφής: Εισαγάγετε την κάρτα αναφοράς, επιβεβαιώστε την ανίχνευση της κάρτας όπου έχει εφαρμοστεί και ολοκληρώστε την ακολουθία εντολών/απόκρισης που ορίζεται από τον πελάτη.
4. Διαδρομή χωρίς επαφή: προσκομίστε τα εγκεκριμένα πιστοποιητικά στον καθορισμένο προσανατολισμό/απόσταση και ολοκληρώστε την καθορισμένη συναλλαγή.
5. Δευτερεύουσα υποδοχή/SAM: δοκιμή ανεξάρτητα εάν έχει συμπληρωθεί και εάν ο πελάτης παρέχει ασφαλή μέθοδο δοκιμής.
6. Δείγμα μηχανικού κύκλου: κατά τη διάρκεια του πιλοτικού ελέγχου, άσκηση εισαγωγής/αφαίρεσης και εφαρμογής περιβλήματος για την ανίχνευση προβλημάτων ευθυγράμμισης υποδοχής ή διαδρομής κάρτας.

Η προσθήκη σχεδιασμού για σημεία δοκιμής για ράγες, επαναφορά, ρολόι ή κατάσταση ελεγκτή μπορεί να κάνει την αντιμετώπιση προβλημάτων πολύ πιο γρήγορη χωρίς να εκτίθενται ευαίσθητα δεδομένα κάρτας. Οι δοκιμές FCT της τελικής γραμμής θα πρέπει να χρησιμοποιούν απολυμασμένα διαπιστευτήρια αναφοράς και κλειδιά/δεδομένα δοκιμής που ανήκουν στον πελάτη, όπου τα απαιτεί η αρχιτεκτονική ασφαλείας.

Έλεγχος διαμόρφωσης για προϊόντα ανάγνωσης πολλαπλών διεπαφών

Οι οικογένειες αναγνωστών συχνά επαναχρησιμοποιούν μία πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCB) κατά την αλλαγή υποδοχών επαφών, συγκροτημάτων κεραίας, υποδοχών USB, μονάδων ασφαλείας ή υλικολογισμικού. Αυτό είναι βολικό για την προμήθεια, αλλά επικίνδυνο εάν η παραλλαγή αναγνωρίζεται μόνο από ένα αυτοκόλλητο κατά την τελική συναρμολόγηση. Η συμπλήρωση υλικού, η αναθεώρηση κεραίας, το υλικολογισμικό, το σενάριο δοκιμής κάρτας και η συσκευασία θα πρέπει να συνδέονται με ένα ελεγχόμενο SKU πριν από την κυκλοφορία του υλικού.

Για προϊόντα διπλής διεπαφής ή ασφαλούς ανάγνωσης, η έγκριση πρώτου προϊόντος θα πρέπει να περιλαμβάνει το πλήρες περίβλημα, επειδή η απόσταση της κεραίας, η ευθυγράμμιση της υποδοχής και η πρόσβαση στο καλώδιο/σύνδεσμο USB επηρεάζουν όλα την τελική χρήση. Οι επαναλαμβανόμενες παραγγελίες θα πρέπει να αναπαράγουν την εγκεκριμένη μηχανική στοίβα καθώς και την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος (PCBA).

Ανθεκτικότητα υποδοχής επαφής και μηχανισμοί διαδρομής κάρτας

Η υποδοχή επαφής είναι ένα αναλώσιμο εξάρτημα και η μηχανική της συμπεριφορά μπορεί να κυριαρχήσει στην μακροπρόθεσμη αξιοπιστία. Η διαδικασία συναρμολόγησης της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) θα πρέπει να διατηρεί την επιπεδότητα και την αγκύρωση της υποδοχής, έτσι ώστε η δύναμη εισαγωγής να μεταφέρεται στο περίβλημα ή στις μηχανικές γλωττίδες αντί για τα εύθραυστα μαξιλαράκια σήματος. Κατά την πρώτη φάση, η πραγματική διαδρομή της κάρτας θα πρέπει να ελέγχεται για το βάθος εισαγωγής, το σταμάτημα της κάρτας, τον χρονισμό του διακόπτη ανίχνευσης και οποιονδήποτε μηχανισμό εξαγωγής. Μια υποδοχή μπορεί να είναι ηλεκτρικά σωστή, αλλά να έρχεται σε επαφή με την κάρτα κατά διαστήματα, εάν το περίβλημα την καθοδηγεί υπό γωνία.

• Συγκολλητικό αγκύρωσης: Οι μεγάλες γλωττίδες θωράκισης ή οι αγκύρες διαμπερών οπών χρειάζονται επαρκή πλήρωση/σφράγισμα συγκόλλησης και δεν πρέπει να αντιμετωπίζονται ως διακοσμητικά μεταλλικά έργα.
• Μόλυνση από επαφή: Η παρουσία ρευστού, κόλλας ή υπολειμμάτων καθαρισμού κοντά στις επαφές με ελατήριο μπορεί να προκαλέσει διακοπτόμενη επικοινωνία με την κάρτα. Οι οδηγίες καθαρισμού θα πρέπει να προστατεύουν την περιοχή επαφής.
• Ευκαμψία σανίδας: Η επαναλαμβανόμενη εισαγωγή μπορεί να λυγίσει μια πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος με κακή στήριξη. Τα σημεία στήριξης και η στήριξη του περιβλήματος θα πρέπει να επικυρωθούν με την πραγματική πρίζα.
• Χρονισμός ανίχνευσης κάρτας: Όταν ο ελεγκτής τροφοδοτεί την κάρτα με βάση την εισαγωγή, ο μηχανισμός ανίχνευσης και η κατάσταση του υλικολογισμικού θα πρέπει να επαληθεύονται μαζί.
• Προϊόντα πολλαπλών θέσεων: Κάθε υποδοχή θα πρέπει να έχει ένα μοναδικό εξάρτημα/κανάλι δοκιμής για να αποτρέψει μια λειτουργική υποδοχή να καλύψει μια λανθασμένα καλωδιωμένη δεύτερη υποδοχή.

Επαναληψιμότητα κεραίας χωρίς επαφή σε όλες τις παραλλαγές περιβλήματος

Οι συσκευές ανάγνωσης χωρίς επαφή συχνά μοιράζονται ηλεκτρονικά σε πολλά περιβλήματα, αλλά η συμπεριφορά της κεραίας μπορεί να αλλάξει όταν μια μεταλλική βάση, πλαίσιο οθόνης, ηχείο, μπαταρία ή βίδα κινείται κοντά στο πηνίο. Η πιλοτική έκδοση θα πρέπει επομένως να αντιμετωπίζει το τελικό περίβλημα ως μέρος της στοίβας RF. Εάν ένα PCB πωλείται σε εκδόσεις για επιτραπέζιους υπολογιστές, τοίχους και περίπτερα, κάθε μηχανική έκδοση θα πρέπει να έχει τη δική της επικυρωμένη διάταξη κεραίας/φερρίτη ή τεκμηριωμένα στοιχεία ότι η στοίβα RF παραμένει αμετάβλητη.

Τα αντίστοιχα εξαρτήματα θα πρέπει να ελέγχονται από ακριβείς εγκεκριμένες τιμές και συσκευασίες. Η αντικατάσταση ενός πυκνωτή επειδή η ονομαστική του χωρητικότητα είναι ίδια μπορεί να αλλάξει τα παρασιτικά. Όταν ο πελάτης ορίζει μια μέτρηση RF ή ένα παράθυρο απόστασης ανάγνωσης, το πρώτο άρθρο θα πρέπει να συλλέγει αντιπροσωπευτικά αποτελέσματα και να παγώνει τη γεωμετρία της διάταξης μέτρησης. Για την παραγωγή, μια δοκιμή συναλλαγής με εγκεκριμένο πιστοποιητικό μπορεί να είναι επαρκής εάν ο κατασκευαστής πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) έχει ήδη συσχετίσει αυτήν τη συναλλαγή με το περιθώριο RF.

Ασφαλείς Μονάδες, Υποδοχές SAM και Όρια Παροχής

Ορισμένα προϊόντα έξυπνων καρτών χρησιμοποιούν μια μονάδα ασφαλούς πρόσβασης, ένα ασφαλές στοιχείο ή έναν προστατευμένο ελεγκτή ανάγνωσης. Η κατασκευή μπορεί να τοποθετήσει και να επιθεωρήσει αυτές τις συσκευές, αλλά η παροχή είναι μια ξεχωριστή λειτουργική διαδικασία. Η RFQ θα πρέπει να αναφέρει εάν τα εξαρτήματα φτάνουν άδεια, προ-εξατομικευμένα ή παραδοτέα, εάν απαιτείται εισαγωγή κλειδιού, ποιες πληροφορίες μπορούν να καταγραφούν και πώς οι μονάδες που έχουν υποστεί βλάβη τίθενται σε καραντίνα. Τα εξαρτήματα παραγωγής θα πρέπει να χρησιμοποιούν κλειδιά δοκιμής ή απολυμασμένα διαπιστευτήρια, εκτός εάν ο πελάτης παρέχει ρητά ένα ασφαλές περιβάλλον παροχής.

Αυτή η διάκριση βοηθά επίσης στην επανακατασκευή. Μια μηχανικά κατεστραμμένη υποδοχή USB σε μια μη προβλεπόμενη συσκευή ανάγνωσης μπορεί να επανακατασκευαστεί κανονικά, ενώ μια προβλεπόμενη ασφαλής συσκευή ανάγνωσης μπορεί να απαιτεί διατήρηση σειριακού αριθμού, εκ νέου επαλήθευση ή ελεγχόμενη καταστροφή. Αυτοί οι κανόνες θα πρέπει να συμφωνηθούν πριν από την πρώτη παρτίδα παραγωγής, όχι μετά την εμφάνιση μιας απόρριψης.

Είσοδοι RFQ για παραγωγή PCB αναγνώστη έξυπνων καρτών

Ένα χρήσιμο RFQ για συσκευή ανάγνωσης έξυπνων καρτών καθιστά σαφείς τις τεχνολογίες καρτών και τις διεπαφές κεντρικού υπολογιστή. Ο "αναγνώστης έξυπνων καρτών USB" δεν αρκεί για να ορίσει το ολοκληρωμένο κύκλωμα της συσκευής ανάγνωσης, την υποδοχή, την κεραία χωρίς επαφή, τη μονάδα ασφαλείας ή τη δοκιμαστική συναλλαγή.

• Gerber/ODB++, σχέδιο κατασκευής και αρχεία πλακέτας/εύκαμπτης κεραίας, όπου ισχύει.
• BOM με ακριβή υποδοχή κάρτας, ελεγκτή επαφής/χωρίς επαφή, εξαρτήματα ασφαλείας/SAM, ταιριαστό δίκτυο, συνδετήρα και συσκευές προστασίας.
• Μηχανικά αρχεία για τη διαδρομή της κάρτας, το βάθος εισαγωγής, την απόσταση μεταξύ κεραιών, το μέταλλο του περιβλήματος και τις εγκοπές των συνδέσμων.
• Περιγραφές υλικολογισμικού/USB ή διαμόρφωση ενσωματωμένου κεντρικού υπολογιστή συν πληροφορίες ελεγχόμενης αναθεώρησης.
• Κάρτες/ετικέτες αναφοράς ή ένα καθορισμένο δοκιμαστικό εξάρτημα με καθαρισμένα δεδομένα συναλλαγών.
• Προδιαγραφές λειτουργικών δοκιμών για κάθε υποδοχή επαφής, διεπαφή χωρίς επαφή, SAM και διεπαφή κεντρικού υπολογιστή.
• Πίνακας παραλλαγών που δείχνει ποιο υλικό και υλικολογισμικό ανήκουν σε SKU με επαφή, χωρίς επαφή και διπλή διεπαφή.