BRPI0213069B1 - Circuito eletrônico compreendendo pontes condutoras e método para fazer essas pontes - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: "CIRCUITO ELETRÔNICO COMPREENDENDO PONTES CONDUTORAS E MÉTODO PARA FAZER ESSAS PONTES". A presente invenção se refere a um circuito eletrônico compreendendo pontes condutoras e uma concretização dessas pontes. 0 circuito eletrônico inclui trilhas condutoras conectadas a pelo menos um componente eletrônico. A formação de uma ponte elétrica é requerida para obter uma ligação em uma das áreas de conexão do componente. A invenção se refere a circuitos feitos através da aplicação de diversas camadas, em particular um substrato, uma camada adesiva e uma camada condutora. Esse tipo de circuito é usado particularmente em cartões com ou sem contato externo ou em rótulos eletrônicos. O rótulo eletrônico é compreendido como significando um conjunto compreendendo pelo menos um suporte flexível, uma antena e um componente eletrônico, em geral, um chip. O cartão ou rótulo eletrônico de acordo com a invenção é encontrado em muitas aplicações como meio de identificação, de controle ou de pagamento. O objetivo da presente invenção se focaliza, particularmente, em circuitos eletrônicos compreendendo um suporte isolante conhecido como um substrato, em que uma pluralidade de trilhas condutoras ou uma bobina são gravadas. Essas são ligadas a pelo menos um componente eletrônico, tal como um chip.

Os circuitos eletrônicos em que os contatos de um componente eletrônico são conectados diretamente através de soldagem ou colagem condutora às áreas de conexão colocadas sob o componente são bem conhecidos por aqueles habilitados na técnica. De acordo com a configuração de circuito compreendendo trilhas condutoras ou uma bobina, a conexão de um contato de componente a uma dessas trilhas requer uma ponte elétrica condutora. Em particular, esse caso se origina quando da conexão de uma bobina a um chip. De fato, ambas as extremidades da bobina são dispostas no lado interno e externo das voltas. Um dos contatos do chip é conectado diretamente a uma das extremidades da bobina e o outro contato deve ser conectado por meio de uma ponte condutora à segunda extremidade da bobina. Essa ponte é formada, em geral, por uma trilha condutora passando através das outras trilhas. A fim de evitar curtos- circuitos, a ponte é separada por uma porção de película isolante que é colada nas trilhas que ela atravessa. Outra solução consiste em atravessar o substrato para fazer a ponte passar para a outra face do substrato, sob as trilhas condutoras e, então, atravessar mais uma vez o substrato a fim de alcançar uma área condutora mais distante. Essa passagem, em geral, é composta de um furo feito em uma trilha, que é vedado por um material condutor assegurando a conexão à trilha. A ponte é soldada nessa via no lado oposto àquele das trilhas condutoras a serem atravessadas. 0 documento JP2000057289 descreve um cartão sem contato incluindo um circuito compreendendo uma bobina conectada a um chip colocado na área interna das voltas da bobina. O conjunto do circuito é colado em um substrato flexível. A extremidade interna da bobina é conectada diretamente ao chip, enquanto a extremidade externa atravessa o substrato pela passagem sob as voltas da bobina. Nesse caso particular de um substrato fino flexível, uma porção do substrato, sobre a qual a extremidade externa da bobina é colada, é cortada. Ela é, então, curvada pela passagem sob as voltas da bobina antes de atravessar o substrato através de um orifício a fim de ser posicionado perto da extremidade interna. Desse modo, o chip pode ser conectado em ambas as extremidades, que estão perto uma da outra, na mesma face do circuito. O documento US2900580 descreve uma passagem formada por uma janela em um substrato coberto por uma camada condutora. A janela é cortada no substrato somente a fim de manter apenas a camada condutora. Esta última é cortada em três lados, o último lado sendo dobrado através da borda da janela para passar no lado oposto. Uma camada isolante suplementar é colada nessa face e, então, a janela é vedada com resina. 0 documento JP10092870 descreve a passagem de uma trilha através de uma abertura retangular formada no substrato permitindo que a condutibilidade da camada lateral oposta apareça. A camada condutora é cortada em três lados ao longo das bordas dessa abertura e, então, dobrada no quarto lado para passar para a face superior.

As pontes elétricas conhecidas descritas acima têm a desvantagem principal de requerer operações delicadas e caras. A fabricação de uma grande quantidade de circuitos, cartões ou rótulos requer custos mínimos e uma alta velocidade de execução. 0 objetivo da presente invenção é evitar as desvantagens descritas acima, a saber, obter um circuito eletrônico, usado, por exemplo, em um cartão ou um rótulo, em um preço muito baixo e mantendo alta confiabilidade. Em particular, ela se refere à conexão de um ou diversos componentes eletrônicos às trilhas condutoras por meio de pontes condutoras que atravessam o substrato.

Outro objetivo da invenção é também propor método para fazer essa ponte condutora.

Esse objetivo é alcançado graças a um circuito eletrônico compreendendo pelo menos um componente eletrônico, um substrato, constituído de um material isolante flexível, em uma primeira face desse substrato, uma camada adesiva e uma camada condutora, incluindo uma pluralidade de trilhas, são aplicadas, o referido componente incluindo pelo menos duas áreas de conexão, pelo menos uma dessas áreas de conexão sendo eletricamente ligada à camada condutora por meio de uma ponte condutora, caracterizado pelo fato de o substrato incluir pelo menos uma tira sensivelmente retangular feita por incisões no substrato em três lados, o último lado sendo preso ao referido substrato, e pelo fato de a ponte ser formada por um segmento condutor delimitado na camada condutora apenas, o referido segmento, livre de qualquer substância adesiva, atravessa o substrato através de uma das referidas incisões de tira e liga a área de conexão. 0 circuito eletrônico de acordo com a invenção compreende uma camada isolante chamada substrato, uma camada adesiva e uma camada condutora coladas no substrato. A camada condutora inclui trilhas e/ ou uma bobina à qual um componente eletrônico está conectado. Os contatos do componente são, em geral, posicionados perto um do outro e eles são dispostos de modo que ele possam ser soldados às áreas de conexão situadas sob o componente e faceando os contatos deste último. A fim de ligar uma trilha que se origina de uma área situada além de outras trilhas, constituindo, por exemplo, as voltas de uma bobina, é necessário atravessar essas trilhas. Esse cruzamento é realizado por meio de uma ponte que atravessa o substrato uma primeira vez para passar no lado oposto sob as trilhas a serem atravessadas. Uma segunda passagem através do substrato retorna a ponte ao nível da área de conexão colocada sob o componente eletrônico.

Essa ponte é composta do prolongamento de uma trilha que se origina da camada condutora. Esse prolongamento que forma um segmento de trilha não é colado ao substrato. A extremidade dessa ponte é, então, soldada à área de conexão após ter atravessado o substrato duas vezes.

De acordo com uma concretização preferida da invenção, as passagens através do substrato são compostas de incisões feitas neste último, sem que seja necessário remover material, como por exemplo, em uma perfuração. Nessa concretização, o substrato é composto de um material flexível, fino. O substrato é usado, em geral, para a fabricação de cartões ou rótulos eletrônicos.

No caso de circuitos onde as passagens de substrato são realizadas por meio de perfuração ou punção (remoção de material do substrato), as aberturas são fechadas mais uma vez, re-vedando-os, usando um aglutinante após a passagem da ponte. Durante a operação de acabamento, por exemplo, a laminação de camadas decorativas, há ainda depressões no nível das passagens. Para eliminar essa desvantagem, é necessário usar uma quantidade maior de aglutinante e uma laminação em alta pressão ou alta temperatura.

As passagens feitas por meio das incisões no substrato têm a vantagem de ser fechadas facilmente, após a passagem da ponte. De fato, a laminação final do circuito eletrônico pode ser realizada a uma pressão e temperatura reduzidas. O processo de fabricação é ainda simplificado uma vez que a re-vedação da passagem da ponte não é mais necessária. 0 resultado é, assim, um circuito com faces planas, sem deformações, devido à travessia do substrato. Essa uniformidade é cada vez mais requerida para esses circuitos, onde os componentes são embutidos no substrato.

Essa espécie de circuito é usada, frequentemente, em rótulos eletrônicos, que devem ser flexíveis e confiáveis ao mesmo tempo em que também tem um custo de produção muito baixo. A passagem de um segmento de trilha através da abertura é possível graças, por um lado, às trilhas finas que vêm da camada condutora e, por outro lado, à forma arredondada das bordas de abertura. Essas bordas arredondadas são obtidas por pressão de uma ferramenta de incisão (faca, punção) usada para formação da abertura. A flexibilidade do substrato também é usada para criar temporariamente uma passagem suficiente para permitir que o segmento condutor passe através dela.

Esse tipo de passagem é feita tantas vezes quanto necessário para atravessar as trilhas. O comprimento da ponte depende, assim, do número de passagens e da distância até a área de conexão do componente eletrônico. Diversas trilhas podem atravessar a mesma incisão, uma atrás da outra, o comprimento da referida incisão depende da largura e do número de trilhas que passam de uma face do substrato para a outra.

Uma variante do circuito eletrônico, de acordo com a invenção, inclui uma camada condutora em cada face do substrato. A passagem condutora de uma face para a outra e/ ou trilha que atravessa a ponte é realizada por meio de uma passagem feita por incisões no substrato, conforme descrito acima. A presente invenção tem como um objetivo um método para fabricar um circuito eletrônico compreendendo um substrato, constituído por um material isolante flexível, pelo menos uma camada adesiva e uma camada condutora, incluindo uma pluralidade de trilhas e um componente eletrônico, caracterizado pelo fato de a execução de uma ponte entre uma zona da camada condutora e uma área de conexão alvo incluir as seguintes etapas: - prolongamento de uma trilha na camada condutora para constituir um segmento condutor; corte no substrato de uma tira sensivelmente retangular, um de seus lados sendo preso ao substrato; liberação temporária de uma abertura através da compressão da tira, a referida tira se curvando ao longo do lado preso ao substrato; - passagem do segmento condutor através da referida abertura; - dobra do segmento condutor contra a face oposta do substrato; - fechamento da abertura após a passagem do segmento condutor através esticamento da tira para sua posição inicial no nível de superfície do substrato; - conexão do segmento condutor à área de conexão alvo. A trilha que se origina da camada condutora que forma o segmento condutor é, em geral, um prolongamento de uma trilha do circuito formado na camada condutora. A abertura no substrato é formada por incisões feitas com uma lâmina ou através de punção, a fim de formar uma tira notavelmente retangular que tem um lado pequeno preso ao substrato. O comprimento da tira é determinado pela espessura e pela elasticidade do substrato e a largura por isso do(s) segmento(s) condutor(es) que forma(m) a(s) ponte(s) que deve(m) atravessar o substrato. Essa tira é empurrada para cima, para liberar uma abertura suficiente para permitir que o(s) segmento(s) passe através dela. A tira é, então, liberada após a passagem dos segmentos de modo a fechar a abertura e preservar a lisura original do circuito ou do cartão. Os segmentos são, então, dobrados contra o lado oposto do substrato e esses são dirigidos para uma área proporcionada para uma segunda passagem de substrato, se necessário. Uma segunda tira deve ser cortada de modo que o(s) segmento (s) fique (m) mais uma vez situado(s) na face condutora, nesse momento na direção oposta. Esses segmentos serão, então, conectados às áreas de conexão alvo do(s) componente(s) eletrônico(s). Em uma etapa final do método, a cola da camada adesiva é termoativada, a fim de aderir a ponte ao substrato.

No caso da variante de dupla face (camada condutora em ambas as faces do substrato), apenas uma tira é necessária para estabelecer a conexão com a outra face por meio de um segmento de trilha que se origina da primeira face.

Das camada condutoras descritas acima, um método para realizar a travessia de um substrato de circuito eletrônico por meio de uma ponte condutora que requer um número reduzido de operações, que, além disso, são relativamente baratas. Todas as tiras que são necessárias podem ser cortadas no substrato durante a mesma etapa e uma ferramenta adequada as mantém curvadas (abertas) para permitir a passagem dos segmentos. 0 estiramento das tiras para uma posição plana e a dobra dos segmentos contra as faces podem ser realizadas durante a operação de laminação. A invenção será melhor compreendida graças à descrição detalhada seguinte, que se refere aos desenhos anexos dados como exemplos não limitativos, onde: A figura 1 representa uma vista em perspectiva de uma porção de um circuito com um ponte passando sobre as trilhas; A figura 2 representa uma vista global de uma porção de um circuito com duas tiras previamente cortadas e um segmento de trilha antes da travessia do substrato; A figura 3 representa um corte transversal de uma porção do circuito mostrado na figura 2; A figura 4 representa a primeira tira curvada e o segmento de trilha passando através da abertura; A figura 5 representa o segmento de trilha dobrado contra o substrato e a primeira tira endireitada em sua posição inicial; A figura 6 representa a segunda tira curvada e o segmento de trilha passando através da abertura; A figura 7 representa a segunda tira endireitada; A figura 8 representa o segmento de trilha dobrado contra o substrato e a segunda tira endireitada; A figura 9 representa uma visão global do resultado final com a ponte e as duas passagens de substrato; A figura 10 representa uma visão global de uma porção de um circuito com um componente posicionado e soldado nas trilhas; A figura 11 representa um corte transversal da porção do circuito mostrado na figura 10; A figura 12 representa um corte transversal de acordo com a figura 11, mas com um componente alojado no interior do substrato e soldado sob as trilhas. A figura 1 mostra em uma vista em perspectiva uma ponte condutora (1) atravessando um substrato (5) através de uma primeira fenda e passando sob as trilhas (4) e que atravessa o substrato (5) mais uma vez através de uma segunda fenda. As fendas são compostas de uma incisão formada durante o corte das tiras (2) e (3) . Estas últimas estão ilustradas levantadas, a fim de melhor distinguir a passagem da trilha através do substrato (5) . A ponte é formada por meio do prolongamento de uma trilha ou por segmento de trilha (1), que não é colado no substrato (5). De acordo com uma etapa, não ilustrada, a camada adesiva é depositada, seletivamente, no substrato de modo que a área ou trilha condutora que formará o segmento condutor fique livre de cola.

As figuras 2 a 9 ilustram as diferentes etapas para a produção da ponte representada na figura 1. As figuras de 10 a 13 mostram a conexão de um componente eletrônico após a produção da ponte. A figura 2 ilustra ambas as tiras retangulares previamente cortadas (2) e (3) , um dos lados curtos das tiras permanecendo preso ao substrato. Esses cortes são feitos em cada lado das trilhas (4) , que deve ser atravessado pelo segmento de trilha (1). A figura 3 é uma vista seccional transversal de acordo com o eixo A-A da figura 2, que ilustra a primeira etapa da execução da ponte formada pelo segmento de trilha (1) . O segmento (1) cobre a primeira tira (2) sem aderir à mesma. A figura 4 mostra a primeira tira (2) cortada previamente, curvada para baixo, de modo a deixar livre uma abertura suficiente para permitir que o segmento de trilha (1) passe através dela. Este último é primeiro dobrado através da borda da abertura formada pela tira; o segmento (1) é, então, dirigido para baixo através da abertura. A figura 5 mostra a primeira tira (2) esticada mais uma vez até o mesmo nível que o substrato (5) , isto quer dizer, na mesma posição que antes da passagem do segmento de trilha (1) . Este último é dobrado contra o lado oposto do substrato (5) e dirigido para a segunda tira previamente cortada (3) pela passagem sob as trilhas (4). A figura 6 mostra a segunda passagem do segmento de trilha (1) através da abertura feita pela segunda tira (3). Nesse momento, a referida tira (3) é curvada para cima a fim de permitir que o segmento (1) passe através do substrato (5) . 0 segmento de trilha (1) é, então, dobrado através da borda da abertura como na primeira passagem através do substrato (5) . A figura 7 mostra a segunda tira reta, de volta à sua posição inicial, com o segmento de trilha (1) que atravessa o substrato (5).

As figuras 8 e 9 ilustram a posição final do segmento de trilha (1), que é dobrado contra a face do substrato (5) perto das outras trilhas. Uma parte do segmento de trilha (1) se torna uma área de conexão (7) para o componente eletrônico (6) . O primeiro contato é soldado no segmento de trilha (1) e o outro é soldado à trilha já além dela, como ilustrado nas figuras 10 e 11. A figura 12 mostra outra maneira de conectar o componente (6) às trilhas condutoras. O componente é alojado em uma janela cortada no substrato de tal maneira que exponha seus contatos voltados para as trilhas que passam no interior da janela. Esse conjunto particular permite que o componente seja embutido no substrato a fim de obter um rótulo com espessura mínima.

De acordo com outra concretização da invenção, em lugar de usar tiras puncionadas no substrato, a passagem de uma ponte de um lado do substrato para o outro é feita por um furo formado pela remoção de material, a saber, por perfuração ou punção. Da mesma maneira que para a versão com uma tira, a ponte é formada por um segmento condutor que prolonga uma trilha que se origina da camada condutora. Esse segmento, que está livre da substância adesiva, atravessa o referido substrato através do furo para realizar a conexão na outra face.

Esse método permite a fabricação de circuitos de face única muito baratos, ao mesmo tempo em que mantém a possibilidade de dispor uma ou diversas trilhas atravessando através de outras trilhas.

Se um cartão de microchip for desejado, por exemplo, os orifícios serão vedados novamente com uma substância de enchimento, tal como resina de epóxi, por exemplo. Uma laminação final assegura lisura do circuito.

Claims (6)

1. Circuito eletrônico compreendendo pelo menos um componente eletrônico (6), um substrato (5), constituído por um material isolante flexível, em uma primeira face desse substrato (5), uma camada adesiva e uma camada condutora, incluindo uma pluralidade de trilhas (4), são aplicadas, o referido componente (6) incluindo pelo menos duas áreas de conexão (7), pelo menos uma dessas áreas de conexão (7) sendo ligada eletricamente à camada condutora por uma ponte condutora, o substrato inclui pelo menos uma tira sensivelmente retangular (2, 3) feita por incisões no substrato (5) nos três lados, o último lado sendo preso ao referido substrato (5), caracterizado pelo fato de que a ponte é formada por um segmento condutor (1) definido na camada condutora apenas, o referido segmento (1), livre de qualquer substância adesiva, atravessa o substrato (5) através de uma das referidas incisões de tira (2, 3) e liga a área de conexão (7).

2. Circuito eletrônico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o substrato (5) inclui uma segunda face com uma segunda camada adesiva e uma segunda camada condutora, a referida ponte sendo formada por um segmento condutor (1) delimitado na segunda camada condutora apenas, e o referido segmento (1), livre de qualquer substância adesiva, atravessando o substrato (5) através de uma das referidas incisões de tira (2, 3) e ligando a área de conexão (7) e/ou a primeira camada condutora.

3. Circuito eletrônico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de pontes formadas por segmentos de trilhas (1) atravessam o substrato (5) através de uma mesma incisão.

4. Circuito eletrônico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma ponte formada por um segmento de trilha (1) atravessa o substrato (5) tantas vezes quantas sejam necessárias para atravessar trilhas (4) pertencentes à camada condutora a fim de alcançar a área de conexão (7).

5. Método para fabricação de um circuito eletrônico, compreendendo um substrato (5), constituído por um material isolante flexível, pelo menos uma camada adesiva e uma camada condutora incluindo uma pluralidade de trilhas (4) e um componente eletrônico (6), caracterizado pelo fato de que a execução de uma ponte entre uma zona da camada condutora e uma área de conexão alvo (7) inclui as seguintes etapas: prolongar uma trilha na camada condutora para constituir um segmento condutor (1); - cortar no substrato (5) uma tira sensivelmente retangular (2, 3), um de seus lados sendo preso ao substrato (5); - liberar temporariamente uma abertura através da compressão da tira (2, 3), a referida tira (2, 3) se curvando ao longo do lado preso ao substrato (5); - passar o segmento condutor (1) através da referida abertura; - dobrar o segmento condutor (1) contra a face oposta do substrato (5); - fechar a abertura após a passagem do segmento condutor (1) através do estiramento da tira (2, 3) em direção a sua posição inicial no nível de superfície do substrato (5); e - conectar o segmento condutor (1) à área de conexão alvo (7) .

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a área de conexão alvo é posicionada na camada condutora, o segmento condutor (1) retorna para a referida camada condutora por uma segunda passagem de substrato por meio de um tira suplementar (2, 3), o referido segmento condutor (1), então, sendo fixado ao substrato (5) pela ativação da cola que se origina da camada adesiva.