BR102018007799A2 - dispositivo eletrônico de identificação por radiofrequência do tipo módulo - Google Patents

Abstract

a presente invenção descreve um dispositivo eletrônico de identificação por radiofrequência do tipo módulo que funciona em frequência ultra alta (uhf) e que compreende os seguintes componentes: circuito integrado (1), substrato de fita flexível (2), antena do tipo indutor planar de acoplamento (3), terminais de conexão do circuito integrado (4), terminais de conexão do indutor planar de acoplamento (5), fios de conexão metálicos (6) e revestimento de proteção (7).

Description

DISPOSITIVO ELETRÔNICO DE IDENTIFICAÇÃO POR RADIOFREQUÊNCIA DO TIPO MÓDULO

CAMPO DE APLICAÇÃO [0001] A presente invenção se aplica no campo de dispositivos que promovem uma identificação automática através de sinais de rádio, recuperando e armazenando dados remotamente, ou seja, através do método RFID.

[0002] A presente invenção descreve um dispositivo eletrônico, do tipo módulo em substrato do tipo fita flexível, que faz uso do método RFID em uma frequência ultra alta, conhecida como UHF, e que é composto de um circuito integrado e uma antena do tipo indutor planar.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0003] Quando se fala em tecnologias que utilizam a frequência de rádio para a captura de dados, ou seja, o método RFID, deve-se pensar que as mesmas podem estar em três frequências distintas: baixa frequência (LF), alta frequência (HF) e ultra alta frequência (UHF).

[0004] A tecnologia mais usada para as aplicações de longo alcance, de 5 m a 15 m, é a tecnologia de ultra alta frequência (UHF).

[0005] As tags RFID UHF encontram-se comumente num formato de etiqueta, equivalente a um código de barra, para aplicações em automação de logística (Cadeia de embalagem de produto, gerenciamento de estoque, etc..) feitas em filme plástico fino ou ainda em papel.

[0006] Uma tendência atual da tecnologia RFID UHF é de alcançar mercados mais específicos, como a identificação de objetos de forma extremamente reduzida, como por exemplo, instrumentos cirúrgicos, ou de objetos metálicos, em que a

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2/8 presença de metal reduz o desempenho das tags UHF comuns, ou ainda diminuir o custo de fabricação das tags UHF.

[0007] Atualmente, quando se fala em dispositivos RFID UHF do tipo módulo, deve-se pensar em dispositivos que são compostos por um circuito integrado e um indutor de acoplamento em substrato do tipo PCB em formato de painéis. O processo fabril deste referido dispositivo do tipo módulo é relativamente simples, porém o manuseio dos painéis impede de se ter uma alta velocidade de produção e o substrato requer uma espessura minima que o torna pouco flexível e dificulta a colocação em objetos sem espessura, como cartões de plástico ou documentos impressos em papéis.

[0008] Dessa forma, visando obter um processo fabril mais eficiente para módulos RFID UHF, a presente invenção descreve um dispositivo RFID do tipo módulo, composto por um circuito integrado e uma antena do tipo indutor planar, fabricada em substrato de fita flexível (Flexible Etched Circuit) .

ESTADO DA TÉCNICA [0009] O documento americano US 6259408B1 descreve uma antena RFID do tipo dipolo em substrato do tipo fita flexível fabricada com pasta condutiva de resistividade mais alta que o cobre. A antena feita de pasta condutiva viabiliza o processo de conexão entre o circuito integrado e a antena somente pelo método de fixação direta, diferente da presente invenção que promove a conexão através do método Wirebonding e faz uso de uma antena do tipo indutor planar, permitindo o acoplamento com objetos metálicos.

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3/8 [00010] Além disso, a alta resistividade da antena feita de pasta condutiva degrada o desempenho da tag, diminuindo o alcance de comunicação, quando comparado com o método de conexão por Wirebonding, que é o utilizado na presente invenção.

[00011]	Dessa forma,	a presente invenção se distancia do
documento	americano	US	6259408B1, pelos	pontos acima
mencionado
[00012]	0 documento	US	9070066B1 propõe a	implementação

de indutores de acoplamento para tag RFID UHF com camada de repassivação (isolante) e camada de metal geradas diretamente na superfície em cima do circuito integrado, já a presente invenção apresenta um módulo composto por um circuito integrado e um substrato de fita flexível.

[00013] Neste documento americano, devido ao indutor de acoplamento ser gerado em cima do circuito integrado, possuindo, dessa forma, uma superfície extremamente limitada, o mesmo deve ser implementado com várias camadas de metal, para aumentar o valor de indutância e compensar a perda de desempenho, que gera uma redução de distância de comunicação. Isso torna o processo de fabricação mais complexos e mais caro.

[00014] Em contrapartida, a presente invenção proporciona um desempenho satisfatório com uso de apenas uma única camada, gerando um processo de fabricação mais barato e mais eficiente.

[00015] Sendo assim, a presente invenção se distancia dos documentos do estado da técnica aqui apresentados, visto que nenhum deles refere-se a dispositivos eletrônicos, do tipo módulo, que utilizam a frequência ultra alta (UHF) e

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4/8 são compostos por um circuito integrado RFID e uma antena do tipo indutor planar, fabricada em substrato de fita flexível.

SUMARIO DA INVENÇÃO [00016] A presente invenção descreve um dispositivo eletrônico de identificação por radiofrequência, do tipo módulo, que funciona em frequência ultra alta (UHF) e que compreende os seguintes componentes: circuito integrado, substrato de fita flexível, antena do tipo indutor planar de acoplamento, terminais de conexão do circuito integrado, terminais de conexão do indutor planar de acoplamento, fios de conexão metálicos e revestimento de proteção.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [00017] A invenção poderá ser mais bem compreendida através da breve descrição das figuras a seguir:

[00018] A Figura 1 representa uma vista superior do dispositivo eletrônico de identificação por radiofrequência do tipo módulo;

[00019] A Figura 2 representa um carretei no qual o substrato de fita flexível é enrolado;

[00020] A Figura 3 representa um destaque do substrato de fita flexível contendo a antena do tipo indutor planar de acoplamento para tag RFID UHF.

[00021] A Figura 4 representa uma vista superior do dispositivo eletrônico de identificação por radiofrequência do tipo módulo com esperas para terminal de conexão do indutor planar de acoplamento.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [00022] Uma tendência atual da tecnologia RFID UHF é de alcançar mercados mais específicos, como a identificação de

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5/8 objetos de forma extremamente reduzida, como por exemplo, instrumentos cirúrgicos, ou de objetos metálicos, em que a presença de metal reduz o desempenho das tags UHF comuns, ou ainda diminuir o custo de fabricação das tags UHF.

[00023] Dessa forma, os dispositivos RFID UHF do tipo módulo, que em sua maioria, são compostos por um circuito integrado e um indutor planar de acoplamento em substrato do tipo PCB em formato de painéis, têm ganhado espaço no mercado.

[00024] No entanto, apesar de o processo fabril deste referido dispositivo ser relativamente simples, o mesmo apresenta algumas dificuldades, tais como: o manuseio dos painéis impedir de se ter uma alta velocidade no processo de produção e o substrato requerer uma espessura minima que o torna pouco flexível e dificulta a colocação em objetos sem espessura, como cartões de plástico ou documentos impressos em papéis.

[00025] Dessa forma, visando alcançar mercados mais específicos no ramo de RFID e aperfeiçoar o processo fabril dos dispositivos do tipo módulo, a presente invenção descreve um dispositivo eletrônico de identificação por radiofrequência do tipo módulo que funciona em frequência ultra alta (UHF) e que compreende os seguintes componentes: circuito integrado (1), substrato de fita flexível (2), antena do tipo indutor planar de acoplamento (3), terminais de conexão do circuito integrado (4), terminais de conexão do indutor planar de acoplamento (5) , fios de conexão metálicos (6) e revestimento de proteção (7), conforme demonstrado na figura 1.

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6/8 [00026] Na presente invenção, o processo de impressão da camada condutiva no substrato de fita flexível (2) é semelhante à impressão em PCB, porém o lote de unidade se apresenta sob a forma de uma fita enrolada em carretei, e não como um painel. Esta diferença presente na invenção, facilita o processo de montagem de componentes para formar cada módulo, devido ao formato linear e sequencial de abastecimento, o que proporciona um processo continuo.

[00027] Além disso, o substrato de fita flexível (2) tem uma espessura menor que os painéis de PCB e, por isso, é comumente usado para fabricação de módulos do tipo Smartcard, que são inseridos em cartões e documentos com chip, com e/ou sem contato, como por exemplo, cartões bancários, crachás, cartões de acessos, cartões de transporte, ou ainda para etiquetas RFID na faixa de frequências altas (HF) . Um exemplo dessas fitas flexíveis é o produto Copper Etched RFID Antenna ofertado pela empresa Linxens.

[00028] A antena do tipo indutor planar de acoplamento (3) , descrita na presente invenção, possui uma propriedade física de se acoplar no objeto quando o mesmo é de metal, ou seja, esse objeto metálico pode se comportar como uma extensão da antena, aumentando, assim, a distância de comunicação entre o dispositivo e o objeto.

[00029] No início do processo de fabricação do dispositivo do tipo módulo RFID UHF em fita flexível, encontra-se um carretei, conforme evidenciado na figura 2, no qual é enrolado o substrato de fita flexível (2) que contém milhares de instâncias da presente invenção, conforme evidenciado na figura 3.

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7/8 [00030] Cada etapa do processo de fabricação é aplicada em cada instância de um trecho único da fita flexível e as mesmas ocorrem sequencialmente.

[00031] Em uma primeira etapa, o circuito integrado (1), proveniente de uma lâmina cortada e, contendo milhares de circuitos integrados, é afixado em uma instância de fita flexível (2) juntamente com a antena do tipo indutor planar de acoplamento (3) da presente invenção.

[00032] Em uma segunda etapa, ocorre o processo de wirebonding, no qual um fio metálico (6) é primeiramente

soldado aos	terminais	de	conexão do circuito integrado	(4)
e depois,	soldado aos	terminais do indutor planar	de
acoplamento	(5) .
[00033] No	i processo	de	wirebonding, a solda é feita	por

pressão, calor e ultrassom. O processo é considerado como o método de conexão que proporciona os rendimentos mais altos, quando comparado com os métodos do tipo Flip-Chip ou DCA (Direct Chip Attachment), que são comumente usados para montagem de tags RFID UHF.

[00034] No entanto, o fio metálico (6) que conecta os terminais do circuito integrado (4) aos terminais do indutor planar de acoplamento (5) e o revestimento de proteção (7) introduzem elementos parasita (indutância e capacitância) que dessintonizam a antena (3) e deterioram o desempenho de distância de comunicação da tag.

[00035] Em uma terceira etapa, o dispositivo, ora pleiteado na presente invenção, é recoberto por um revestimento de proteção (7) que pode ser uma resina de uma determinada viscosidade ou um plástico injetado, possibilitando que o mesmo seja compacto, com um formato

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8/8 extremamente reduzido, mecanicamente resistente e passível de se fixar em objetos de pequena dimensão.

[00036] Um outro elemento da presente invenção é a possibilidade de efetuar um ajuste do comprimento do fio de conexão metálico (6) através da escolha da posição dos terminais de conexão do indutor planar de acoplamento (5).

[00037] Como mostra na figura 4, várias esperas para terminais de conexão do indutor planar de acoplamento (8) são presentes na topografia do indutor planar de acoplamento, possibilitando a realização de ensaios de resintonia da antena (3) antes da produção em linha da tag.

[00038] Dessa forma, a presente invenção revela um dispositivo, do tipo módulo, que promove uma identificação automática através de sinais de rádio, que se encontra na faixa de frequência ultra alta, ou seja, entre 860 a 960 MHz, e que é composto de um circuito integrado e uma antena do tipo indutor planar de acoplamento em substrato do tipo fita flexível.

[00039] A presente invenção foi revelada neste relatório descritivo em termos de sua modalidade preferida. Entretanto, outras modificações e variações são possíveis a partir da presente descrição, estando ainda inseridas no escopo da invenção aqui revelada.

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Dispositivo eletrônico de identificação por radiofrequência do tipo módulo CARACTERIZADO pelo fato de funcionar em frequência ultra alta (UHF) e compreender os seguintes componentes: circuito integrado (1), substrato de fita flexível Flexible Etched Circuit” (FEC) compatível com linha de produção de módulo do tipo Smartcard” e apresentado no formato de carretel (2), antena do tipo indutor planar (3), terminais de conexão do circuito integrado (4), terminais de conexão do indutor planar (5), fios de conexão metálicos (6) e revestimento de proteção (7).
2. 2. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de a frequência ultra alta (UHF) estar entre 860 a 960 MHz.
3. 3. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o fio metálico (6) estar soldado aos terminais de conexão do circuito integrado (4) e aos terminais do indutor planar (5) pelo método Wirebonding”.
4. 4. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da antena do tipo indutor planar (3) possuir várias esperas para terminal de conexão (8).
5. 5. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de o mesmo ser recoberto por um revestimento de proteção (7), em que o referido revestimento pode ser uma resina endurecedora ou um plástico injetado.

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   6. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de a escolha da posição dos terminais de conexão do indutor planar de acoplamento (5) permitir um ajuste no comprimento do fio de conexão metálico (6). 7. Dispositivo eletrônico, de acordo com a

   reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato a antena do tipo indutor planar (3) possuir uma propriedade física de se acoplar a uma antena externa ou a um objeto metálico.
6. 8. Dispositivo eletrônico, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de o objeto metálico se comportar como uma extensão da referida antena do tipo indutor planar (3) e aumentar a distância de comunicação entre o dispositivo e o objeto.