BRPI0919849B1

BRPI0919849B1 - antena de transponder rfid

Info

Publication number: BRPI0919849B1
Application number: BRPI0919849-0A
Authority: BR
Inventors: Robert SEMAR; Michael Schaefer; Marco Wagner; Henry Prescher
Original assignee: Smartrac Technology Gmbh
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2020-10-27
Also published as: BRPI0919849A2; MX2011003156A; EP2338207B1; US20110267254A1; KR20110074996A; MY176260A; WO2010034820A1; EP2338207A1; US8917219B2

Abstract

ANTENA DE TRANSPONDER RFID. A invenção refere-se a uma antena de transponder RFID com um substrato de suporte (11) e um substrato auxiliar (21), sendo que sobre o substrato de suporte (11) estão dispostas uma ilha de contato (15) para uma primeira conexão de um circuito integrado bem como ao menos uma primeira estrutura de via condutora (12) formando duas espiras de bobina, cuja primeira extremidade forma um terminal de contato (13) para uma segunda conexão do circuito integrado e cuja outra extremidade forma um ponto de união (14) para a união elétrica com uma segunda via condutora (22), e sendo que sobre o substrato auxiliar está disposta uma segunda vida condutora, que forma uma ponte pelas espiras de bobina e uma de cujas extremidades está eletricamente conectada com a ilha de contato e cuja outra extremidade está eletricamente conectada com o ponto de união, caracterizada pelo fato de que em ao menos um ponto situado entre ambas as extremidades do substrato auxiliar uma união não soltável entre substrato auxiliar e/ou primeira via condutora, de um lado, e substrato de suporte ou/e segunda via condutora, de outro lado.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma antena de transponder, especialmente para emprego em transponders RFID ("Radio Frequency Identification"), que apresentam usualmente uma antena disposta em um substrato de suporte ou em um alojamento bem como um circuito integrado conectado com a antena, em geral em forma de um componente semicondutor. Em alguns casos está prevista adicionalmente uma bateria para suprimento de energia.

[0002] Segundo a frequência da transmissão de dados do e para o circuito integrado se distingue, em princípio, entre transponders HF e UHF, sendo que para transponders HF são usualmente empregadas antenas de bobina planas (assim chamadas antenas de quadro).

[0003] Em tais antenas de bobina sempre há uma região, em que a via condutora formando a antena cruza as espiras de bobina formadas por ela própria, para que as duas extremidades da via condutora possam ser conectadas com as conexões do circuito integrado. Para evitar curtos-circuitos, os segmentos de via condutora que se cruzam devem ser eletricamente isolados entre si. Tratando-se de uma antena produzida em técnica de assentamento de fio, isso pode ser obtido por exemplo pelo emprego de um fio de laca.

[0004] Em estruturas de antena, que são produzidas por processos de adição (por exemplo por impressão) ou por processos de subtração (por exemplo mordentagem seletiva de uma camada de metal) sobre um substrato de suporte não condutor, a antena, pelo contrário, é executada em geral em duas partes.

[0005] Por exemplo, as espiras de bobina podem estar dispostas em um primeiro lado do substrato de suporte e uma ponte cruzando as espiras de bobina, sendo que ambas as extremidades da ponte são eletricamente conectadas através do substrato de suporte com uma extremidade da via condutora formando as espiras de bobina, de um lado, e um terminal de contato para conexão do circuito integrado, de outro lado. Isso pode ocorrer por exemplo por Vias ou por união mecânica, por exemplo estampagem. Com união mecânica (estampagem), o substrato de suporte não condutor é interrompido localmente, de modo que nessa região é estabelecido um contato elétrico entre ambas as estruturas de via condutora dispostas em cada lado do substrato de suporte.

[0006] Mas a ponte pode também ser disposta no mesmo lado do substrato de suporte que a via condutora formando as espiras de bobina. Devendo a ponte ser aplicada diretamente em um processo de adição, então também aí deve ser assegurado um isolamento elétrico entre as espiras de bobina e a ponte. Isso pode ocorrer, por exemplo, pelo fato de que a região, em que a ponte deve cruzar as espiras de bobina, inicialmente é vencida com uma pasta isolante e só em seguida é aplicada uma via condutora formando a ponte.

[0007] Alternativamente, a ponte pode também ser produzida com auxílio de um substrato auxiliar adicional. Uma corrente condutora, que deve formar posteriormente a ponte, é então aplicada também sobre o substrato auxiliar, por exemplo mediante compressão com uma pasta condutora. Em seguida, o substrato auxiliar é virado de cabeça para baixo sobre o substrato de suporte, de modo que a via condutora formando a ponte cruza as espiras de bobina. Em seguida, as duas extremidades da ponte são eletricamente conectadas com uma extremidade da via condutora formando as espiras de bobina, de um lado, e um terminal de contato para a conexão do circuito integrado, de outro lado. Isso pode ocorrer, por exemplo, por soldagem a ultrassom. Mas também deve estar aí prevista entre a via condutora formando a ponte sobre o substrato auxiliar e a via condutora formando as espiras de bobina sobre o substrato de suporte uma camada isolante, que pode ser produzida por exemplo por impressão com uma pasta isolante. A camada isolante pode então, antes da aplicação do substrato auxiliar sobre o substrato de suporte, ser disposta ou sobre o substrato auxiliar ou sobre o substrato de suporte, por exemplo por impressão com uma pasta isolante.

[0008] No tipo de antenas de transponder RFID por último mencionado há o problema de que o mesmo não é suficientemente flexível para muitos casos de aplicação. Sendo acentuadamente curvado um transponder desse tipo, que está inserido em uma etiqueta ou um cartão, então o substrato de suporte e o substrato auxiliar são dilatados com intensidade distinta. Assim, pode ocorrer um desprendimento da ponte, com o que o transponder é danificado e se torna portanto inútil. Um dano ou avaria do transponder resulta também, no tocante à variação de suas propriedades elétricas, devido à solicitação mecânica de tal maneira que devido à carga a ponte isolante se altera em seu efeito elétrico como capacidade.

[0009] Da EP 1 742 173 A2 é conhecido um cartão de transponder, no qual, sobre uma camada de suporte está disposta uma bobina de antena. Sobre o qual está disposta uma camada de compensação em plena área - até uma abertura de módulo de chip - sobre a bobina de antena. Acima da camada de compensação está prevista uma ponte de antena, que é produzida por impressão sobre a camada de compensação unida já com a camada de suporte.

[00010] A DE 196 10 284 descreve uma bobina de antena formada com ao menos uma espira de bobina com ao menos um lado da bobina provido de uma blindagem condutora, recobrindo essencialmente a região da(s) espira(s) de bobina e formando um ciclo aberto.

[00011] Há portanto a necessidade de uma solução técnica para esse tipo de transponders RFID, que melhore a resistência mecânica especialmente no tocante a solicitações por curvamento.

[00012] Esse objetivo é alcançado por uma antena de transponder RFID com as características da reivindicação 1 independente. Configurações vantajosas e outras execuções estão descritas nas reivindicações dependentes.

[00013] Para atingimento desse objetivo, em uma antena de transponder RFID com um substrato de suporte e um substrato auxiliar, sendo que sobre o substrato de suporte estão dispostas uma ilha de contato para uma primeira conexão de um circuito integrado bem como ao menos uma primeira estrutura de via condutora formando duas espiras de bobina, cuja primeira extremidade forma um terminal de contato para uma segunda conexão do circuito integrado e cuja outra extremidade forma um ponto de união para a união elétrica com uma segunda via condutora, e sendo que sobre o substrato auxiliar está disposta uma segunda vida condutora, que forma uma ponte pelas espiras de bobina e uma de cujas extremidades está eletricamente conectada com a ilha de contato e cuja outra extremidade está eletricamente conectada com o ponto de união, se propõe prever em ao menos um ponto situado entre ambas as extremidades do substrato auxiliar uma união não soltável entre substrato auxiliar e/ou primeira via condutora, de um lado, e substrato de suporte ou/e segunda via condutora, de outro lado.

[00014] Por uma ilha de contato nos termos acima se deve entender uma configuração condutora, que de um lado disponibiliza um terminal de contato para a primeira conexão do circuito integrado e, de outro lado, um ponto de união para a segunda via condutora. Por conseguinte, esse termo abrange tanto configurações, em que uma ilha de material compacta possibilita simultaneamente a conexão do circuito integrado e da segunda via condutora, como também vias condutoras com duas extremidades, das quais uma serve como terminal de contato para a primeira conexão do circuito integrado e a outra como ponto de união para a segunda via condutora atuando como ponte. Na execução por último mencionada, pode ser realizada uma distância entre o ponto e o circuito integrado maior do que na configuração por último mencionada. O local de aplicação de chip não está assim acoplado nas proximidades da ponte.

[00015] Uniões com travamento devido a material são Uniões, em que os participantes da união são mantidos coesos por forças atômicas ou moleculares. São simultaneamente Uniões não soltáveis, que não podem ser separadas por destruição dos meios de união, e que, por exemplo, podem ser produzidas por soldagem, solda forte, colagem, vulcanização, etc..

[00016] A antena de transponder RFID proposta se caracteriza pelo fato de que o substrato auxiliar também é conectado entre as duas conexões elétricas para com a ilha de contato e para com o ponto de união mecanicamente com o substrato de suporte. Graças a essa união, que fica disposta na região entre os dois pontos de conexão elétricos do substrato auxiliar ao substrato de suporte e pode ser pontual ou plana, é forçado que os dois substratos no caso de solicitações por curvamento se comportem de modo semelhante, de modo que um desprendimento da ponte e, com isso, a avaria ou destruição da antena são impedidos.

[00017] Para a produção dessa união não soltável entre substrato auxiliar e substrato de suporte serão explicadas a seguir várias soluções técnicas.

[00018] Em uma primeira configuração pode ser previsto que no substrato de suporte esteja disposta ao menos uma estrutura de apoio, que é unida com travamento devido a material com a segunda via condutora. Por uma estrutura de apoio se deve entender então toda estrutura aplicada sobre o substrato de suporte, que seja apropriada para possibilitar uma união com travamento devido a material entre substrato auxiliar ou/e primeira via condutora, de um lado, e substrato de suporte ou/e segunda via condutora, de outro lado.

[00019] Por exemplo, a estrutura de apoio pode ser uma ilha de material disposta entre duas espiras de bobina vizinhas, que consiste no mesmo material que a primeira via condutora e foi simultaneamente produzida com a mesma. Sendo a primeira via condutora, que forma as espiras de bobina, produzida em um processo de adição, então no mesmo processo, por exemplo pela impressão com uma pasta condutora metálica, entre as duas espiras de bobina vizinhas pode ser impressa uma ilha de material, isto é, uma configuração plana da mesma pasta condutora metálica. A distância das espiras de bobina vizinhas entre si deve ser executada eventualmente maior do que usualmente, para prover o espaço necessário para a ilha de material. Naturalmente, entre os dois pontos de conexão elétricos da ponte também podem ser dispostas várias ilhas de material desse tipo, para aumentar a resistência da união não soltável. A união entre a ilha de material e a segunda via condutora pode ser realizada com processos conhecidos, por exemplo por soldagem a ultrassom, colagem com um adesivo não condutor, etc., de modo que no ponto da ilha de material resulta uma união não soltável.

[00020] Em uma primeira configuração pode estar previsto que entre o substrato de suporte e o substrato auxiliar esteja disposto ao menos um elemento de união, que está unido com travamento devido a material de um lado com o substrato de suporte ou/e a primeira via condutora e, de outro lado, com o substrato auxiliar ou/e a segunda via condutora. Por um elemento de união deve ser entendida então toda estrutura disposta entre substrato auxiliar e substrato de suporte, que seja apropriada para estabelecer simultaneamente uma união com travamento devido a material com o substrato auxiliar ou/e a primeira via condutora, de um lado, e o substrato de suporte ou/e a segunda via condutora, de outro lado. Em outras palavras, no elemento de união se trata, à diferença da estrutura de apoio acima descrita, não de um elemento fixamente unido com o substrato de suporte, mas sim de um elemento, que é disposto entre o substrato de suporte com a primeira via condutora e o substrato auxiliar com a segunda via condutora e em seguida unido com os mesmos com travamento devido a material.

[00021] O elemento de união pode, por sua vez, ser executado puntiforme, como a ilha de material acima descrita. Por exemplo entre duas espiras de bobina vizinha pode ser aplicado um adesivo pontualmente, em seguida o substrato auxiliar é aplicado sobre o substrato de suporte e a primeira via condutora do substrato auxiliar são unidos em suas duas extremidades eletricamente com o ponto de união da primeira via condutora e a ilha de contato. A distância das espiras de bobina vizinhas entre si deve ser eventualmente executada maior do que usualmente para prover o espaço necessário para o elemento de união puntiforme. Se das duas vias condutoras pelo menos uma já estiver coberta de outra maneira com uma camada isolante, então precisa ser empregado um adesivo não condutor.

[00022] Alternativamente, o elemento de união pode ser executado plano. O elemento de união plano é assentado entre substrato auxiliar e substrato de suporte e em seguida a primeira via condutora do substrato auxiliar em suas duas extremidades é unida eletricamente com o ponto de união da primeira via condutora e da ilha de contato. Se das duas vias condutoras ao menos uma não estiver já coberta de outra maneira com uma camada isolante, então o elemento de união plano deve ser não condutor. O elemento de união plano pode, por exemplo, ser uma folha de plástico termoplástico.

[00023] Em outra configuração, o elemento de união é apenas tão grande que isola eletricamente a região de cobertura entre substrato de suporte e substrato auxiliar, por exemplo na medida em que entre substrato auxiliar e substrato de suporte é assentada uma folha de plástico, cujo tamanho corresponda aproximadamente ao do substrato auxiliar.

[00024] Em outra configuração, o elemento de união é maior do que o substrato de suporte, sendo que as regiões do elemento de união ultrapassando o substrato de suporte estão unidas com travamento devido a material com duas camadas de reforço, que cobrem o substrato de suporte com o substrato auxiliar e o elemento de união de cada lado, e sendo que as duas extremidades da segunda via condutora estão unidas eletricamente com a primeira extremidade da primeira via condutora e da ilha de contato pelo elemento de união. Por exemplo, em um cartão de transponder no formato de cartão de cheque pode ser disposta uma "RFID-Inlay" entre as duas camadas de cartão exteriores (camadas de reforço), cuja antena e com isso também o substrato de suporte são menores do que o formato de cartão de cheque. Mas quando nessa antena o elemento de união tem formato de cartão de cheque e, com isso, ultrapassa o substrato de suporte, então as regiões do elemento de união ultrapassando o substrato de suporte podem servir simultaneamente para unir entre si as camadas de cartão exteriores, por exemplo na medida em que em um processo de laminação é produzida uma união com travamento devido a material entre o elemento de união e ambas as camadas de cartão exteriores.

[00025] A seguir, a antena de transponder RFID proposta será detalhadamente explicada com base em exemplos de execução e correspondentes desenhos. Mostram então:

[00026] Figura 1 - uma antena de transponder RFID segundo o estado atual da técnica ,

[00027] Figura 2 - uma antena de transponder RFID segundo o exemplo 1,

[00028] Figura 3 - uma antena de transponder RFID segundo o exemplo 2,

[00029] Figura 4 - uma antena de transponder RFID segundo o exemplo de execução 3.

[00030] Na figura 1 está representada uma antena de transponder RFID conhecida, em que sobre um substrato de suporte 11 estão dispostas uma primeira via condutora 12 com um ponto de união 14, que forma várias espiras de bobina, bem como uma ilha de contato 15, uma de cujas extremidades forma um ponto de união 14 e cuja outra extremidade forma um terminal de contato 13 para um circuito integrado. Entre ambos os pontos de união 14 se estende a segunda via condutora 22 disposta sobre um substrato auxiliar 21, cujas extremidades estão unidas eletricamente com os dois pontos de união 14. Na representação em seção transversal, estão representados os órgãos de soldagem 5 de um dispositivo para soldagem a ultrassom, que produzem o contato elétrico nesses pontos. Sobre a segunda via condutora 22, que está disposta no substrato auxiliar 21, está disposta uma camada isolante 23, para que as espiras de bobina da primeira via condutora 12 não entrem em curto-circuito pela segunda via condutora 22.

[00031] No exemplo de execução 1 representado na figura 2, a distância entre duas espiras de bobina vizinhas é executada ampliada, de modo que há espaço para uma união com travamento devido a material adicional. Para tanto, entre essas espiras de bobina vizinhas está disposta uma estrutura de apoio 31 em forma de uma ilha de metal, que é unida por soldagem a ultrassom por meio de órgãos de soldagem 5 adicionais com a segunda via condutora 22. Como a estrutura de apoio 31 não tem união com a primeira via condutora 12 e a segunda via condutora 22 na região entre as uniões para com o ponto de união 14 da primeira via condutora 12 e a ilha de contato 15 bem como a estrutura de apoio 31 está coberta por camadas isolantes 23, não pode haver um curto-circuito das espiras de bobina.

[00032] Na figura 3 está representado um exemplo de execução 2, em que o substrato auxiliar 21 e o substrato de suporte 11 estão dispostos em conjunto entre duas camadas de reforço 4, que são equipadas de um adesivo em seus lados voltados para dentro. O contato elétrico entre o ponto de união 14 e a ilha de contato 15 com a primeira via condutora 12 é obtido pelo fato de que o substrato de suporte 11 e o substrato auxiliar 21 são prensados entre si pelas camadas de reforço 4. A união adicional com travamento devido a material entre substrato de suporte 11 e o substrato auxiliar 21 é produzida na medida em que é previsto um elemento de união 32 plano, que em forma de uma camada de adesivo não condutor é aplicado sobre a segunda via condutora 21.

[00033] O exemplo de execução 3, que é representado na figura 4, mostra uma antena de transponder RFID, em que o substrato auxiliar 21 e o substrato de suporte 11 são laminados entre si por calor. Nesse exemplo de execução, substrato auxiliar 21 e substrato de suporte 11 são de igual magnitude, isto é, o substrato auxiliar 21 cobre completamente o substrato de suporte 11. Entre substrato auxiliar 21 e substrato de suporte 11 está disposto um elemento de união 32 plano, que nesse caso é uma folha termoplástica, que tem o mesmo tamanho que o substrato auxiliar 21 e o substrato de suporte 11 e nas regiões, em que deve ser produzido um contato elétrico da segunda via condutora 22 para com o ponto de união 14 da primeira via condutora 12 e a ilha de contato 15, apresenta recortes. Pela laminação resulta uma união com travamento devido a material entre o elemento de união 14 e o substrato de suporte 11 bem como entre o elemento de união 14 e o substrato auxiliar 21. O contato elétrico do ponto de união 14 e a ilha de contato 15 com a primeira via condutora 12 é obtido na medida em que o substrato de suporte 11 e o substrato auxiliar 21 são prensados entre si pela laminação. O elemento de união 32 forma simultaneamente uma camada isolante entre a primeira via condutora 12 e a segunda via condutora 22. Lista de referências 11 substrato de suporte 12 primeira via condutora 13 terminal de contato 14 ponto de união 15 ilha de contato 21 substrato auxiliar 22 segunda via condutora 23 camada isolante 31 estrutura de apoio 32 elemento de união 33 camada de reforço 34 órgão de soldagem

Claims

1. Antena de transponder RFID com um substrato de suporte (11) e um substrato auxiliar (21), sendo que sobre o substrato de suporte (11) estão dispostas uma ilha de contato (15) para uma primeira conexão de um circuito integrado bem como ao menos uma primeira estrutura de via condutora (12) formando duas espiras de bobina, cuja primeira extremidade forma um terminal de contato (13) para uma segunda conexão do circuito integrado e cuja outra extremidade forma um ponto de união (14) para a união elétrica com uma segunda via condutora (22), e sendo que sobre o substrato auxiliar (21) está disposta uma segunda vida condutora (22), que forma uma ponte pelas espiras de bobina e uma das extremidades está eletricamente conectada com a ilha de contato (15) e a outra extremidade está eletricamente conectada com o ponto de união (14), sendo que em ao menos um ponto situado entre ambas as extremidades do substrato auxiliar (21), na área das primeiras vias condutoras (12) é prevista uma união não soltável entre o substrato auxiliar (21) e/ou a segunda via condutora (22), de um lado, e o substrato de suporte (11) ou/e a primeira via condutora (12), de outro lado, caracterizada pelo fato de que no substrato de transporte (11) está disposta ao menos uma estrutura de apoio (31), entre duas espiras de bobinas adjacentes formadas pelas primeiras vias condutoras (12), que é uma ilha de material que consiste do mesmo material da primeira via condutora (12) e foi simultaneamente produzido com a mesma, e que a estrutura de apoio (31) é unida por união coesa com a segunda via condutora (22) por soldagem.

2. Antena de transponder RFID de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que várias estruturas de apoio (31) estão dispostas respectivamente entre duas espiras de bobina adjacentes formadas pelas primeiras vias condutoras (12) e unidas por união coesa com a segunda via condutora (22).