CN102339409B - 非接触式电子标签 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种非接触式电子器件(12)，包括：近场通信天线(18)、与所述天线(18)相连的微电路(20)以及配置为实质上面对所述天线(18)延伸的磁屏蔽层(24)。将天线(18)和微电路(20)组合成模块(26)，以及所述器件(12)包括本体(16)，本体(16)在一个面上具有开口腔体(30)，在所述腔体中容纳所述模块(26)和所述屏蔽层(24)，使得所述屏蔽层(24)封闭所述腔体(30)。

Description

非接触式电子标签
技术领域
本发明涉及非接触型电子标签的技术领域。本发明可以更加精确地但非专有地应用于意欲附着(affixed)在物体的金属表面上的电子标签。
背景技术
电子标签意味着包括基板、具有电子芯片的近场通信电路和近场通信天线的组件，允许非接触式通信来建立与外部设备的交换数据。所述天线通常与电子芯片相连，并且不但用作非接触式通信装置，而且用于产生馈送给电子芯片所需的能量。
为了确保在标签和外部设备之间数据的最优传输而与标签的金属性环境无关，所述标签配置有磁屏蔽层，所述磁屏蔽层能够包括近场通信电路。
具体地，这对于嵌入到移动电话中的“非接触支付”特别有利，所述移动电话包括电池并且有时甚至包括金属外壳，当将标签附着到所述电话时，金属外壳可能极大地损坏至外部读取器的数据传输的质量。
在现有技术中已知一种设计用于金属环境的非接触式标签，具体地根据文献WO2008/065278。在这一文献中，标签包括由磁超导材料构成的中间层，所述中间层抵靠在承载有天线和微电路的基板上。由基板、天线和微电路组成的组件随后通过层压或铸造嵌入到由塑料制成的覆盖物中。
由于除了承载有天线和微电路的基板之外还存在中间层和覆盖物，这样获得的标签的缺点是所述标签仍然相对较厚。此外，在该文献中，在相对较大的表面积上延伸的天线的尺寸限定了标签的尺寸。
发明内容
因此，当前需要小厚度、小尺寸和低制造成本的可定制标签。此外，这种标签必须设计用于在例如移动电话附近的金属环境中工作。
本发明的具体目的是提供一种满足这种需求的标签。
为此目的，本发明的目标是一种非接触式电子器件，包括：近场通信天线、与所述天线相连的微电路以及配置为实质上面对所述天线而延伸的磁屏蔽层，其中将天线和微电路组合成模块，以及所述设备包括在一个面上具有开口腔体的本体，在所述腔体中容纳了所述模块和所述屏蔽层，使得所述屏蔽层封闭(closeoff)所述腔体。
由于本发明，有利地优化了标签的厚度。实质上，将所述屏蔽层容纳在与所述模块相同的腔体中，并且所述屏蔽层封闭了这一腔体。屏蔽层的这种双重功能使其可以优化标签的厚度。此外，由于将天线合并到所述模块中的事实，可以将标签的长度和宽度实质上减小至天线的有效表面。此外，这种标签的制造相对简单，因为所有需要的就是在基板层中形成腔体，并且合并诸如天线、微电路和屏蔽层之类的不同功能元件。
根据本发明的器件可以附加地包括一个或另一个特征，其中：
-所述腔体包括：深的中心区，用于容纳所述模块；以及升高的外围区，围绕所述中心区，用于容纳所述屏蔽层；
-所述腔体配置有外壁和底部，所述外壁包括将中心区和外围区相分离的上部台阶，以形成支撑所述屏蔽层的上部边缘；
-所述腔体配置有外壁和底部，所述外壁包括在中心区中将容纳微电路的第一区域与容纳模块基板的第二区域相分离的下部台阶，以形成支撑所述模块基板的下部边缘，所述模块基板承载微电路和天线；
-所述模块包括承载微电路和天线的基板；
-所述本体包括导电环，所述导电环实质上围绕所述天线的外周长，并且在与包含天线的平面平行的平面内、或者在包含天线的平面内延伸；
-所述设备是非接触型的标签。
本发明的目的还在于一种用于非接触型标签的基板，包括大体为盘状的本体和组成所述标签的可分离小盘，其中所述标签是根据本发明所述的器件，所述腔体延伸到所述小盘中。
根据本发明的标签基板也可以包括以下特征，其中：
-所述可分离小盘由在基板中形成的易断裂线来限定，并且设计为允许只通过手动压力将所述小盘从所述基板分离；
-所述易断裂线包括贯通孔和/或盲孔；
-所述本体包括两个可分离小盘，组成并排且彼此面对的第一标签和第二标签。
最后，本发明的目的是一种电子器件的制造方法，所述电子器件包括：近场通信天线、与所述天线相连的微电路以及实质上面对所述天线延伸的屏蔽层，形成腔体，腔体的尺寸被定位容纳所述模块和所述屏蔽层，所述腔体包括：深的中心区，用于容纳所述模块；以及外围区，围绕所述深的中心区，用于容纳所述屏蔽层。
根据本发明的方法也可以包括一个或另一个以下特征，其中：
-所述中心区包括：第一中心区，配置有用于容纳所述微电路的底部；以及第二外围区，相对于第一中心区升高，限定了相对于底部的台阶，以容纳所述模块的基板，所述模块的基板承载所述天线和所述微电路；
-所述腔体包括分别与第一外围区、第二中间区和第三中心区相对应的三个层阶(level)，所述第一外围区用于容纳所述屏蔽层，所述第二中间区用于容纳承载所述天线和所述微电路的模块的次要部分(subtitle)，以及所述第三中心区用于容纳所述微电路。
附图说明
根据参考附图进行的以下描述，本发明的其他特征和优点将变得清楚明白，其中：
图1示出了用于根据本发明第一实施例的非接触型标签的基板的顶视图；
图2示出了沿图1的基板的2-2线得到的截面图；
图3示出了根据图1的基板的第二实施例的、沿图1的器件的2-2线得到的截面图；
图4-图7示意性地说明了图1的设备的不同制造步骤；
图8示出了用于承载两个非接触式性标签的非接触型标签基板的顶视图；
图9示出了沿图8的基板的IX-IX线得到的截面图；
图10示出了承载形成图1设备的可分离小盘的非接触式电子标签的移动电话。
具体实施方式
图1示出了包括根据本发明第一实施例的电子器件和承载所述电子器件的基板的组件。所述组件被分配了总的参考数字10，所述电子器件被分配了参考数字12，以及所述基板被分配了参考数字14。
在所述示例中，器件12是非接触型电子标签。例如，所述标签12包括本体16，所述本体具有实质上等于600微米的厚度。例如，所述本体16由诸如PVC、或者甚至是PC(聚碳酸酯)、PE(聚乙烯)等之类的塑料构成。优选地，该本体16通过将塑料层层压在一起来构成。例如，所述本体16通过由例如塑料制成的至少两层的层压来构成，并且层压在一起。在第一实施例中，本体16形成为塑料单层。
如图2所示，所述标签12包括近场通信天线18和与所述天线18相连的微电路20(如图1中的虚线所示)。微电路20和天线18一起组成了能够与诸如专用读取器之类的外部设备进行通信的近场通信装置。例如，标签12的近场通信装置22和读取器能够依照ISO14443通信协议进行通信。
例如，天线18由多个导电线圈构成，并且限定了用于接收磁场的有效表面S。出于本发明的目的，有效表面S意味着当磁场横穿时产生在天线18中流通的感应电流的天线18的表面区域。在该示例中，这种有效表面S由天线18的外周长来限定。此外在这一示例中，天线18由两个部分18A和18B组成。
此外，标签12包括磁屏蔽层24，所述磁屏蔽层配置用于至少部分地面对天线18的表面S延伸。这种层24使得尤其可以减小由位于标签12附近的金属环境产生的磁干扰。例如，层24由电绝缘和磁通材料构成，例如铁氧体(ferrite)。所述层的厚度被包括在100微米和300微米之间，并且其相对磁导率大致是100。
优选地，层24具有略大于天线18表面S的尺寸，并且设置在标签12中以便覆盖其整个表面S。
更具体地并且根据本发明，将天线18和微电路20组合在单一的模块26中，如图4A或4B详细说明的。优选地，该模块26包括承载有微电路20和天线18的基板28。例如，基板由第一面28A和相对的第二面28B限定，所述面之一承载微电路20和至少一部分天线18，天线18可以包括在如图2所示的基板28的每一面28A、28B上延伸的两个部分18A、18B。
在图4A所示的示例中，微电路20通过引线触点装配，将微电路20封装在聚合物树脂壳21中。这种工艺称作“引线键合”。在图4B所示的变体中，通过芯片转移工艺将微电路20装配到基板28上，在这种情况下对微电路20进行“倒装法”安装。
更精确地，标签12包括在标签12的本体16的面16A、16B之一上的开口腔体30。在所述腔体30内按照以下方式容纳了模块26和屏蔽层24：使得所述屏蔽层24封闭所述腔体30。
因此，将模块26完全合并到标签12的本体16中，并且在不移除屏蔽层24的情况下不能取出模块26，所述屏蔽层24封闭了腔体30并且将模块26隐藏到标签12的本体中。
优选地，腔体30由外壁32和底部34限定，所述腔体30包括：中心区，用于容纳模块；以及外围区38，围绕所述中心区36，用于容纳屏蔽层24。
如图2所示，调节外围区38的尺寸以完全容纳屏蔽层24。
此外，外壁32优选地包括将中心区36和外围区38相分离的上部台阶40，以形成支撑屏蔽层24的上部边缘41。
在上述示例中，中心区36本身由两个明显的区域构成，即，用于容纳微电路20的第一中心区42，以及用于容纳模块26的基板28的第二外围区44。优选地，中心区36包括下部台阶46，用于形成支撑模块25的基板28的下边缘48，所述模块26的基板28承载微电路20和天线18。因此，下部台阶46和腔体30的底部34限定了用于容纳微电路20的深区域42。
优选地如图1和2所示，非接触型标签12形成非接触式标签基板14的可分离盘。在所述示例中，基板14由与组成标签12的本体16相同的塑料构成，标签12和基板14提取自相同的原料。例如，基板14由塑料构成的至少两层层压形成，并且层压在一起。
在本发明的优选实施例中(如图1所示)，基板14限定了与标准微电路卡格式一致的外部尺寸，例如ISO7816标准的ID-1格式。然而，优选地，所述卡具有小于与ISO7816标准一致的800微米的厚度。作为一个变体，所述厚度可以是约600微米。
例如，组成标签12的小盘由易断裂线50限定，所述易断裂线设置在基板14中，并且配置用于允许通过只沿该线50的手动压力将小盘12与基板14相分离。例如，线50包括贯通孔52和/或盲孔54。在所示示例中，小盘12具有实质上矩形的一般形状，沿形成小盘的矩形的短侧边缘实现贯通孔52，并且沿形成小盘的矩形的长侧边缘实现盲孔54。
在本发明的实施例中，标签12具有例如约15mm×30mm的尺寸，可能是30mm×20mm。
在所示示例中，优选地，腔体30的外围区38至少延伸穿过整个小盘12，例如延伸至小盘12外围的任一侧。因此，易断裂线50部分地在屏蔽层24上延伸，并且该线50包括穿过屏蔽层24厚度的至少一个通孔。
此外，优选地，屏蔽层24包括朝着腔体30外部的第一面24A，通过粘附以允许将可分离小盘转移到设备的外部部件表面的第一粘合剂涂层在基板的表面流动。优选地，该第一粘合剂涂层配置有可移动非粘附性箔片，以便于器件的处理，并且避免在粘合剂涂层上堆积灰尘和颗粒。
另外，屏蔽层24包括朝向腔体30内部的第二面24B。该面24B例如包括第二粘合剂涂层，使得可以通过粘合剂将层24转移到腔体30中。
分离的小盘组成了具有读取面12B和屏蔽面12A的非接触式电子标签12，从所述读取面12B可以在近场通信装置和外部读取器之间交换数据，所述屏蔽面12A能够限制通过其上附着所述标签的物体产生的所有干扰。
例如，可分离小盘或者非接触型电子标签合并了电子支付功能，并且倾向于通过粘合剂转移到移动电话终端60，如图10所示。具体地，在该图中可以看出，将标签12粘贴到电话的背部。
图8和图9也示出了标签基板的另一个实施例，在所述标签基板中可以放置两个非接触型标签。
基板14包括卡本体，所述卡本体具有至少第一电子标签64和第二电子标签66。所述标签分别包括第一和第二转发器组件，所述转发器组件能够通过磁场的施加而被激活。
优选地，将这些电子标签沿卡本体的纵向方向并排地并且彼此面对地设置。在这种情况下，基板配置有分离两个区域Z1、Z2的弱化线62，每一个区域均承载电子标签64、66之一。该弱化线包括例如两个盲孔，所述盲孔在彼此相对的卡基板的两个面上具有“U”形剖面。所述标签也配置为彼此面对，并且按照以下方式在相对的每一个面上形成腔体：使得所述标签按照相对的朝向设置。
标签的这种面对面的结构也具有以下优点：具体地在定制的情况下，防止将磁场施加至所述基板的面之一，从而引起两个应答器组件的激活。
根据本发明的第二实施例如图3所示。在该图中，向等效的元件分配相同的参考数字。
在该第二实施例中，标签12也包括导电环70，所述导电环组成对天线18的增益进行放大的装置，所述导电环在与包含至少一部分天线18A或18B的平面相同的平面、或者与其平行的平面(如图3所示)内的天线18的外周长周围延伸。
因此，所述环70例如包括在组成标签12的本体16的层之一的一个表面上沉积导电墨水。优选地在这种情况下，标签12的本体16包括至少两个塑料层。此外在这种情况下，优选地将所述环70设置为横跨在易断裂线50上，所述易断裂线50限定了下盘的外周长，使得通过延伸所述环尽可能地靠近可分离小盘的外周长而最大化所述环的宽度。
现在将参考图5至图7描述根据本发明第二实施例的组件10的制造方法的基本步骤。
首先例如，通过将多个层层压到一起来形成组成标签的基板在内的卡本体。例如，层压至少两个层以便获得具有小于等于600微米厚度的卡本体。此外如图5所示，优选地，将导电墨水的环70沉积到所述层之一的一个面上，使得一旦将模块容纳在所述标签中，那么该环围绕所述模块。
那么，所述方法包括在卡腔体20中机加工腔体的步骤。优选地，预先限定了可分离小盘12的位置Z，并且在位置Z机加工所述腔体30。
这种腔体通常通过机械加工获得，典型地通过在三个连续执行的操作中磨制(milling)或者锪孔(spotfacing)：
-大锪孔操作以形成外围区域38，
-中等锪孔操作以形成中间区域44，
-小锪孔操作以形成较深的中心区42。
因此，在单一的锪孔操作中形成了腔体，锪孔工具移动以形成不同的台阶。
然后，所述方法包括按照以下方式将模块26容纳在腔体30中(图5)的步骤，使得模块26的基板28搁(rest)在围绕较深区域42的内部外边缘48上，以及将磁屏蔽层24容纳到腔体30内的步骤，如图6所示：优选地，通过粘合剂将该屏蔽层24转移到腔体30的内部。此外，所述屏蔽层24在与胶合到腔体底部的面相对的面上包括配置有可去除抗粘合箔片的粘合剂涂层。
最后，所述方法包括沿由位置Z限定的边界预切割小盘的步骤，以形成如图7所示的从基板可分离的小盘。在本发明的优选实施例中，这种预切割步骤包括形成易断裂线50，所述易断裂线允许只通过手动压力将小盘从所述本体分离。
受益于本发明，由于将屏蔽层24合并到基板、以及将应答器组件也合并到与屏蔽层相同腔体中的事实，可以相对地减小基板的厚度。

Claims (13)

1.一种非接触式电子器件(12)，包括：近场通信天线(18)、与所述天线(18)相连的微电路(20)、以及配置为实质上面对所述天线(18)而延伸的磁屏蔽层(24)，其中将天线(18)和微电路(20)组合成模块(26)，以及所述器件(12)包括本体(16)，本体(16)在其一个面上具有开口腔体(30)，在所述腔体中容纳所述模块(26)和所述屏蔽层(24)，使得所述屏蔽层(24)封闭所述腔体(30)；
所述腔体(30)包括：深的中心区(36)，用于容纳所述模块(26)；以及升高的外围区(38)，围绕所述中心区(36)，用于容纳所述屏蔽层(24)。
2.根据权利要求1所述的器件(12)，其中所述腔体(30)配置有外壁(32)和底部(34)，所述外壁(32)包括将中心区(36)和外围区(38)相分离的上部台阶(40)，以形成支撑所述屏蔽层(24)的上部边缘(41)。
3.根据权利要求2所述的器件(12)，其中所述腔体(30)配置有外壁(32)和底部(34)，所述外壁包括在中心区中的下部台阶(46)，用于将容纳微电路(20)的第一区域(42)与容纳模块(26)基板(28)的第二区域相(44)分离的，以形成支撑所述模块(26)基板(28)的下部边缘(48)，所述模块(26)基板(28)承载微电路(20)和天线(18)。
4.根据权利要求1所述的器件(12)，其中所述模块包括承载微电路(20)和天线(18)的基板。
5.根据权利要求1所述的器件(12)，其中所述本体包括导电环(70)，所述导电环实质上围绕所述天线(18)的外周长，并且在与包含天线(18)的平面平行的平面内或者在包含天线(18)的平面内延伸。
6.根据权利要求1所述的器件(12)，其中所述器件是非接触型标签。
7.一种用于非接触型标签(12)的基板(14)，包括大体为盘状的本体和组成所述非接触型标签(12)的可分离小盘，其中所述非接触型标签(12)是根据权利要求1所述的器件，所述腔体延伸到所述可分离小盘中。
8.根据权利要求7所述的基板(14)，其中所述可分离小盘由在基板(14)中设置的易断裂线(50)来限定，所述易断裂线设计为允许只通过手动压力将所述可分离小盘从所述基板(14)分离。
9.根据权利要求8所述的基板(14)，其中所述易断裂线(50)包括贯通孔和/或盲孔(54)。
10.根据权利要求7所述的基板(14)，所述基板(14)的本体包括两个可分离小盘，组成沿所述基板(14)的纵向方向并排设置且彼此面对的第一非接触型标签和第二非接触型标签。
11.一种制造电子器件(12)的方法，所述电子器件(12)包括：近场通信天线(18)、与所述天线(18)相连的微电路(20)以及实质上面对所述天线(18)延伸的屏蔽层(24)，其中形成腔体(30)，腔体的尺寸被定为容纳模块(26)和所述屏蔽层(24)，所述腔体(30)包括：深的中心区，用于容纳所述模块(26)；以及外围区，围绕所述深的中心区，用于容纳所述屏蔽层(24)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述中心区(36)包括：第一中心区(42)，配置有用于容纳所述微电路(20)的底部(34)；以及第二外围区(44)，相对于第一中心区(42)升高，限定了相对于底部(34)的台阶(46)，以容纳所述模块(26)的基板(28)，所述模块的基板(28)承载所述天线(28)和所述微电路(20)。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述腔体(30)包括分别与第一外围区(38)、第二中间区(44)和第三中心区(42)相对应的三个层阶，所述第一外围区用于容纳所述屏蔽层(24)，所述第二中间区用于容纳承载所述天线(18)和所述微电路(20)的模块(26)基板(28)，以及所述第三中心区(42)用于容纳所述微电路(20)。
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