CN102016886B - 带有收发器的空间结构以及制造其的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有收发器的空间结构，所述收发器具有平面地形成的天线(6)和与天线(6)连接的芯片(3)，其中天线(6)至少部分地嵌入到空间结构的平的热塑性材料(5)内，并且在热塑性材料(5)内提供用于部分地接收芯片(3)的空隙，其中平的模块(1)提供有不能与热塑性材料层压的、不导电的基片(2)，芯片(3)与该基片(2)通过导电薄膜连接，其中使用所述薄膜在模块(1)上构造用于将天线(6)的端部(7、8)连接到芯片(3)的接触面(4a、4b)，并且热塑性材料(5)与模块(1)和天线(6)一起作为夹层在两个覆盖层(9、10)之间层压，该模块的接触面(4a，4b)与所述天线(6)的端部(7，8)对齐。

Description

带有收发器的空间结构以及制造其的方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1和权利要求7的前序部分的一种带有收发器的空间结构以及一种用于制造其的方法。
背景技术
带有芯片和作为天线的线圈的收发器实现了对于含有该芯片的存储器的非接触访问。布置在卡片内的收发器例如与作为门票的自动进入检查、与作为护照和银行卡的对安全重要的信息、以及与作为智能标签和标牌的来源标识相结合使用。
从DE 102006001777A1中公开了一种带有收发器的空间结构，其中线圈嵌入到平的热塑性材料内，并且线圈的端部通过焊接触点与芯片连接，所述芯片布置在平的热塑性材料的空隙内。
在此的缺点是，为将焊接触点布置为与线圈的端部对齐，芯片的定位导致空间结构的制造成本高，并且与附加的成本相关。此外，为形成薄的平的空间结构，需将焊接触点的尺寸最小化，以实现柔性的薄空间结构。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，完成根据权利要求1前序部分的空间结构和根据权利要求7的前序部分的空间结构的制造方法，其中，高质量并且小成本廉价地制造薄的带有收发器的空间结构。
该技术问题通过根据权利要求1和7的特征解决。
据此，完成了一种带有收发器的空间结构，其中，收发器具有平地或平面地形成的天线和与天线连接的芯片，其中天线至少部分地嵌入在空间结构的平的热塑性材料内。在该热塑性材料中布置有用于至少部分地将芯片接收在热塑性材料内的空隙。提供了平的模块，所述模块包括不能与热塑性材料层压的、不导电的基片，在所述基片上，芯片通过导电的薄膜与基片连接。导电薄膜形成了两个用于将天线端部与芯片连接的接触面。平面形的或平面的模块以接触面在天线端部上对齐，使得每个接触面覆盖天线的一个端部。通过模块提供了用于与天线端部连接的大平面的接触面，所述接触面不要求芯片上的连接位置和天线端部上的连接位置之间的严格定位。此外，实现了无焊接连接过程。连接通过各接触面和各天线端部之间的机械接触完成，并且实现了持久的电连接。热塑性材料与所敷设的天线和模块一起在热塑性材料的每侧上的各覆盖层或覆层之间被(热)层压。通过层压，即热和压力施加，将天线至少部分地嵌入到热塑性材料中，并且得到平的结构，其中无元件因为薄的连接形成可触觉上或可感觉上识别到，即使制造其厚度仅大约300μm的空间结构。在该空间结构中，天线以及与天线连接的芯片都不可“感觉到”。通过导电薄膜的连接不产生可使用手指在形成为薄的空间结构中可触到的如焊接点的硬的元件，所述空间结构由于其厚度薄并且由于所使用的材料也是柔性的。因为基片不可与热塑性材料和覆盖层或覆层层压，所以模块的基片在层压期间作为用于芯片的保护，并且也作为天线端部和模块的接触面之间的连接面。特别地，基片的接触面受到保护。通过单次层压，即单次施加热和压力，此外降低了形成收发器的元件以及相应的电连接的热负荷与机械负荷，并且产生了高质量的故障率更低的相应电连接。热塑性材料作为夹层与两个覆盖层熔合。
优选地，导电薄膜具有导电银胶，因为由此实现了高的导电性以及薄的薄膜。即使形成厚度“仅”大约30μm的薄膜，也能够实现芯片和线圈端部之间的电连接。
为防止模块的基片与热塑性材料的层压，并且为保护带有接触面的芯片，模块的基片优选地包括PET(聚对苯二甲酸乙二酯)，PI(聚酰亚胺)，PV(PVDF，聚偏二氟乙稀)或它们的组合。
对于与两个覆盖层或两个覆层的简单的层压，热型材料具有PVC(聚氯乙烯)，PETG(改造PET)，PC(聚碳酸酯)或它们的组合。所述材料是廉价的并且能够以薄膜的形式制造。
优选地可使用Teslin，PVC，PETG，PC等作为覆盖层的材料。优选地，覆盖层的厚度在大约0.03mm至大约0.25mm之间，其中希望的是覆盖层或覆层的构造为更薄。特别地希望的是覆盖层在大约0.04mm至大约0.05mm之间。
如果使用PVC作为热塑性材料，则优选地也使用PVC作为覆盖层或覆层的材料。
已表明，卡片形的薄空间结构具有高的接受度。该空间结构，即基本上热塑性材料，因此优选地形成为卡片形，并且具有0.2mm至0.4mm之间的厚度，特别地具有0.3mm的厚度。柔性卡片形空间结构由于通过导电银胶而形成的大接触面，不具有例如焊接触点的“可感觉到”的元件。
本发明的另外的构造在从属权利要求中和随后的描述中可得到。
附图说明
在下文中根据在附图中图示的实施例详细解释本发明。
图1a在透视图中示意性地示出了带有基片、芯片和用于连接芯片的接触面的模块；
图1b在侧视图中示意性地示出了图1a的模块；
图2在透视图中示意性地示出了天线在热塑性材料上的布置；
图3在透视图中示意性地示出了图1中图示的模块在根据图2的布置中的布置；
图4在透视图中示意性地示出了从图3中图示的布置的上方和下方与每个覆盖层的层压。
具体实施方式
图1a在透视图中示意性地图示了平地形成的模块1，所述模块1带有不导电的基片2和布置在该基片2上的芯片3。芯片3与基片2通过导电薄膜连接，该导电薄膜也具有粘性特征。在本发明的实施形式中，可使用银胶(silver glue)作为导电薄膜，该银胶也用作将芯片3与基片2机械连接的粘合剂。芯片3在导电的薄膜上与基片2机械连接。也可以的是，与导电薄膜无关地，芯片3通过其下的ACF(anisotropic conductive film，各向异性导电胶膜)与基片2粘合。
在基片2上通过导电薄膜形成接触面4a、4b。接触面4a、4b是用于芯片3的连接位置或接合位置。芯片3的连接位置在一定程度上通过接触面4a、4b向“外”引导。通过大面积的接触面4a、4b实现了芯片3的简化的接触。为由芯片3和天线6形成收发器，收发器的天线6在每一个端部上与接触面4a、4b可连接。
天线6也可以形成为具有径向相邻绕组的单层线圈。在图2、图3和图4中图示的实施例中，天线6形成为具有这样的径向相邻的绕组的单层线圈。
天线也可以作为蚀刻天线存在。也可以的是天线作为印刷的印制导线存在。天线也可以通过电镀制造。在前述可能性中，可以使天线安装在不导电的基片上。对于本发明的目的，天线也可以使用在不导电的基片上。
为形成薄的柔性空间结构，在本发明的实施例中，基片2的厚度大约为50μm。带有已敷设的导电薄膜的基片2的厚度大约为80μm，并且芯片3的厚度大约为200μm，使得模块1的最大厚度大约为250μm。为解释厚度关系，在图1b中以侧视图示出了在图1a中所示的模块1。
芯片3在模块1的平面内的空间延伸约为1600μm×1600μm，而接触面4a、4b的面积至少约为9700μm×9700μm。接触面4a、4b提供了用于芯片的接触的大的连接可能性，例如用于连接天线端部的大的连接可能性，这在形成平面的空间结构内的收发器中是需要的。
图2示出了平地形成的热塑性材料5的透视图。在所示实施例中构造为线圈的天线6包括缠绕为绕组、特别是缠绕为5个到8个绕组的金属线。线圈的绕组径向相邻。线圈形成为带有倒圆角的矩形。线圈具有两个端部7、8。端部7、8向内被引导到通过线圈包围的矩形区域内。在另外的实施例中，线圈也可具有圆形形状或另外的封闭平面形状。
为形成线圈可使用金属线，特别是带有漆的绝缘金属线。金属线的绝缘可在缠绕绕组时至少部分地与溶剂接触并且部分地被溶解。在形成绕组时，相邻绕组的绝缘可至少部分地相互接触，其中相邻的绕组的线相互不接触，并且然后溶剂被蒸发。通过部分地溶解绝缘，线圈的相邻的绕组的绝缘在溶解的并且又硬化的绝缘处相互粘结，使得可形成平面的单层线圈，所述单层线圈的相邻绕组使用其绝缘相互形成。在另一种实施例中，也可以使得线圈的绕组不接触。只要绕组在绝缘中接触，则以此形成带有降低的周向边缘的线圈。
根据在图2中图示的实施例，线圈至少敷设在热塑性材料5上，这通过带有附图标记20的箭头说明。
然后，模块1被敷设在热塑性材料5上和位于热塑性材料5上的天线6上，所述天线6在此形成为线圈，这在图3中通过带有附图标记20的箭头说明。模块1定向为使得接触面4a、4b指向线圈的端部7、8并且将所述端部7、8覆盖。在图1中图示的模块1在此关于图1相对于平行于基片2的平面的轴线旋转180度，因此接触面4a、4b的每一个可接触线圈的一个端部7、8。
为使芯片3不作为平的空间结构中的突出而可触到，将芯片3布置在或引导到热塑性材料5的空隙内。
线圈的端部7、8由于模块1的接触面4a、4b的尺寸总是与所述接触面4a、4b接触而一定程度上与线圈的端部7、8的制造公差或移动无关，使得只要将芯片1敷设到热塑性材料5上或位于所述热塑性材料5上的线圈上，则存在芯片3和线圈之间的连接。这导致接触面4a、4b的每一个与线圈的每一个端部7、8之间的机械连接，其中实现了持久的电气连接。
图4示出了根据图3的敷设在热塑性材料5上的模块1的线圈。模块1的接触面4a、4b的布置在线圈的端部7、8上方。
在热塑性材料5的两个大的面上各层压了覆盖层9、10，如在图4中示意性地示出。通过带有附图标记20和30的箭头说明了覆盖层9、10和热塑性材料5之间的布置。覆盖层9处于图示的热塑性材料5上方。覆盖层10处于图4中图示的热塑性材料5的下方。为进行层压，热塑性材料5具有聚氯乙烯、PETG、聚碳酸酯或它们的组合，或者由此类热塑性材料形成。覆盖层9、10具有Teslin，PVC，PETG，PC或它们的组合，或由此类热塑性材料形成。
为在层压期间实施保护功能，基片2具有PET，PI，PV或它们的组合，或由此类材料或材料组合形成。
通过层压，将构造为线圈的天线6压到热塑性材料5内，并且至少部分地嵌入到该热塑性材料5内。线圈布置在此热塑性材料5的基本上平的面内。芯片3布置在热塑性材料5的空隙内，并且也不形成突出。热塑性材料5内的空隙也可由通过热塑性材料5的冲出部分形成，因为通过层压将冲出的“孔”封闭。
使用层压将模块1及其基片2和芯片3与导电的接触面4a、4b固定在线圈的端部7、8之上，并且实现线圈与柔性构造的芯片3的持久性电连接。热塑性材料5与模块1和线圈一起作为夹层布置在覆盖层9、10或覆层之间。
在一种实施例中也可以使得线圈首先通过施加电流嵌入在热塑性材料5内。为此，根据图2为敷设在热塑性材料5上的线圈施加以电流，使得线圈由于其电阻而发热。线圈通过在其内流动的电流的加热导致热塑性材料5软化，并且由于线圈的自重导致线圈沉入到材料5内。也可以，为已加热的线圈施加以压力，例如通过冲具施加压力，以便在软化的热塑性材料5的方向上施加另外的力，该力支持线圈的沉入。特别地，冲具可与线圈的形状匹配，使得仅为线圈的绕组施加以压力。
通过施加电流可将线圈在数秒内加热到优选地80℃至120℃。这样短的电流施加由于局部加热足以导致热塑性材料5软化并且使线圈可沉入。在电流施加期间以线圈可达到的最大温度可选择为刚好使得热塑性材料5软化，而不达到导致金属烧断的温度。作为热塑性材料5，例如可以使用在大约80℃已软化的聚氯乙烯。
为制造特别地为卡片的平的空间结构，平的热塑性材料5的厚度可在0.2mm至0.4mm之间。金属线可包括铜线，其粗细与热塑性材料5的厚度匹配，使得所述金属线的粗细小于为至少部分地、优选地完全地嵌入到热塑性材料5内所要求的粗细。金属线的粗细可小于0.25mm，进一步优选地在0.1mm以下，特别地优选地在0.02mm至0.08mm之间。

Claims (11)

1.一种带有收发器的空间结构，包括：
平的结构的天线(6)和与该天线(6)连接的芯片(3)，其中，所述天线(6)包括两个端部(7，8)并且至少部分地嵌入到空间结构的平的热塑性材料(5)内，其中平的热塑性材料具有聚氯乙烯、PETG、聚碳酸酯或它们的组合并且包括两个主表面，并且其中芯片在层压期间被压入到主表面中的一个主表面中，用于部分地接收所述芯片(3)
平的模块(1)，所述平的模块(1)包括位于该平的热塑性材料上从而位于主表面中的一个主表面上的、不导电的基片(2)和导电薄膜，所述导电薄膜位于不导电的基片(2)上并且包括接触面(4a，4b)，将所述天线(6)的端部(7，8)连接到所述接触面(4a，4b)，使得所述芯片(3)与所述天线(6)电耦合，其中接触面也位于主表面上并且对齐天线的端部以用于连接到天线的端部，其中所述基片包括在平的热塑性材料层压期间不会熔化的材料，从而所述基片不与平的热塑性材料层压，并且其中所述基片包括PET、PI、PV或它们的组合；并且
其中在层压期间所述平的热塑性材料(5)与所述模块(1)和所述天线(6)一起作为夹层定位在与所述基片分离的两个覆盖层(9，10)之间，使得所述导电薄膜的接触面(4a，4b)与所述天线(6)的端部(7，8)对齐。
2.根据权利要求1所述的空间结构，其中，所述导电薄膜具有导电银胶。
3.根据权利要求1所述的空间结构，其中，用于所述覆盖层(9，10)的材料具有Teslin、PVC、PETG、PC或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的空间结构，其中，所述热塑性材料(5)为卡片形，并且厚度从0.2mm至0.4mm。
5.根据权利要求4所述的空间结构，其特征在于，所述平的热塑性材料(5)的厚度为0.3mm。
6.一种用于制造带有收发器的空间结构的方法，所述收发器具有平的结构的天线(6)和与该天线(6)连接的芯片(3)，其中，所述天线(6)至少部分地嵌入到空间结构的平的热塑性材料(5)内，其中平的热塑性材料包括两个主表面，所述方法包括，
将所述具有两个端部(7，8)的天线(6)敷设到平的热塑性材料(5)上，其中所述平的热塑性材料具有聚氯乙烯、PETG、聚碳酸酯或它们的组合，
提供平的模块(1)，所述平的模块(1)具有不导电的基片(2)以及位于所述不导电的基片(2)上的具有接触面的导电薄膜，其中所述芯片(3)至少部分地位于所述导电薄膜上，并且其中所述不导电的基片包括PET、PI、PV或它们的组合，
将所述平的模块(2)位于所述平的热塑性材料(5)的主表面之一上使得接触面也位于主表面上并且对齐天线的端部，
将所述天线(6)的端部(7，8)连接到所述导电薄膜的接触面，使得所述天线(6)与所述芯片(3)耦合，
在两个覆盖层(9，10)之间敷设支承所述天线(6)和平的模块(1)的平的热塑性材料(5)，并且
使用热和压力将所述两个覆盖层(9，10)层压到一起，从而平的热塑性材料熔化以允许所述平的模块被压入到主表面中，并且其中所述平的模块在层压期间不熔化。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，将导电银胶用作所述导电薄膜。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，使用Teslin、PVC、PETG、PC或它们的组合作为所述覆盖层(9，10)。
9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用厚度在0.1mm至0.4mm之间的卡片形薄膜作为所述平的热塑性材料(5)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述卡片形薄膜的厚度在0.15mm至0.35mm之间。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述卡片形薄膜的厚度为0.250mm。
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