DE19536464A1 - Transponder und Verfahren zur Herstellung eines Transponders - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Transponder, insbesondere für eine kontaktlose Schließvorrichtung, mit einem Halbleiter­ chip, einer Spule und einem Kondensator. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Transpon­ ders mit einem Halbleiterchip, einer Spule und einem Konden­ sator.

Als Transponder wird hier eine nach außen kontaktlose Schal­ tung aus einem Halbleiterchip, einer Spule und einem Konden­ sator bezeichnet. Sie ist üblicherweise in einem Gehäuse an­ geordnet, welches wiederum an einem Gegenstand, beispielswei­ se einem Schlüssel, angebracht oder integriert ist. Ein Ge­ genstück, beispielsweise das zugehörige Schloß, ist dann ebenfalls mit einer Spule versehen, die zum einen als Sender wirkt und induktiv Energie in den Transponder überträgt. An­ dererseits wirkt die Spule des Gegenstücks als Empfänger für die vom Transponder bzw. als Sender für die vom Gegenstück an den Transponder ausgesandten Daten. Bei einem Schließsystem wird auf diese Weise eine elektronische Codierung instal­ liert, die die Sicherheit des Schließsystems erhöht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transponder der eingangs genannten Art zu schaffen, der besonders kosten­ günstig und raumsparend ist. Außerdem soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Transponders geschaffen werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt schaltungsmäßig mit den Merkmalen des kennzeichnenden Anspruchs 1 und verfahrensmäßig mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteil­ hafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrie­ ben.

Nach dem Grundgedanken der Erfindung ist der Kondensator durch zwei aufmetallisierte Schichten auf den gegenüber liegenden Oberflächen des Gehäuses gebildet. Dadurch wird ein besonders kleiner und platzsparender Aufbau erreicht.

Dabei ist es vorteilhaft, die leitenden Flächen auf den sich gegenüberliegenden größten Flächen des Gehäuses anzuordnen. Bei einem Gehäuse von Quaderform sind dies die üblicherweise als Ober- und Unterseite bezeichneten Flächen. Auf diese Wei­ se erhält man mit der platzsparenden Ausführungsform die größtmögliche Kapazität des Kondensators.

Zur weiteren Raumeinsparung kann als zusätzliche Maßnahme die Spule in die aufmetallisierten Schichten des Kondensators in­ tegriert werden, indem die Spule zum Beispiel als spiralför­ mige oder mäanderförmige Bahn innerhalb einer Kondensatorflä­ che ausgebildet wird. Natürlich ist es auch möglich, die Wicklungen der Spule auf beiden Seiten in die leitenden Flä­ chen zu integrieren.

Bevorzugt wird die elektrische Schaltung in einen Kfz-Schlüssel integriert und mit einer Wegfahrsperre kombiniert. Die Schaltung läßt sich jedoch genauso gut auch bei Motorrädern, Türen, Werkzeugen oder Maschinen einsetzen.

Bei dem Verfahren zur Herstellung eines Transponders wird er­ findungsgemäß auf einem Leadframe jeweils ein Halbleiterchip, eine Spule und ein Kondensator in SMD-Technik (Oberflächen­ montage von Bauteilen) montiert und die einzelnen Module in eine thermoplastische oder duoplastische Preßmasse eingebet­ tet. Durch dieses Verfahren ist eine besonders kostengünstige Produktion in großen Stückzahlen möglich. Als Leadframe wird ein Blechträger in Streifenform oder Rollenform für eine Vielzahl von Modulen bezeichnet.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung weiter erläutert, in der zwei Ausführungsbeispiele wiedergegeben sind. Im einzelnen zeigen die schematischen Darstellungen in:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Transponders mit metallisierter Ober- und Unterseite;

Fig. 2 einen Leadframe; und

Fig. 3 eine Darstellung eines einzelnen Moduls des Lead­ frames.

In Fig. 1 ist ein Gehäuse 1 dargestellt, das im wesentlichen aus thermoplastischer oder duoplastischer Kunststoffpreßmasse besteht und einen integrierten Schaltkreis enthält. Auf dem quaderförmigen Gehäuse 1 sind auf der Oberseite und der Un­ terseite, also den beiden größten Flächen, metallische Schichten, bevorzugt aus Silberpalladium, aufmetallisiert.

Diese metallischen Schichten bilden einen Kondensator 3, wo­ bei das Gehäuse 1 zwischen den Platten des Kondensators ange­ ordnet ist und durch seine Dielektrizität zur Steigerung der Kapazität des Kondensators beiträgt. Auf der Oberseite des Gehäuses 1 ist in die metallische Schicht des Kondensators 3 eine Spule 2 integriert, die aus einem mäanderförmig angeord­ neten Streifen besteht. Das Gehäuse 1 ist quadratisch und weist eine Fläche von ungefähr 6 mm² auf. Mit dem integrier­ ten Schaltkreis, der Spule 2 und dem Kondensator 3 stellt dies einen induktiven Transponder dar, der von einem nicht dargestellten Sender/Empfänger drahtlos Energie und Daten empfangen und an diesen Daten senden kann.

Ein Abschnitt eines metallischen Leadframe 4 mit insgesamt vier gleichen Bereichen zur Montage jeweils eines Moduls (Fig. 3) ist in Fig. 2 dargestellt. Auf jedem dieser Module werden in SMD-Technik gemäß Fig. 3 ein Halbleiterchip 10, eine Spule 2 und ein Kondensator 3 montiert und anschließend mit thermoplastischer oder duoplastischer Preßmasse umhüllt. Die Spule 2 weist einen Ferrit-Stabkern auf und hat bei einer Länge von 10 mm einen Durchmesser von 1,6 mm. Die Spule 2 hat in dieser bevorzugten Ausführungsform eine Induktivität von 28 µH.

Der im Stanzverfahren vollständig aus Blech hergestellte Leadframe 4 besteht in dem dargestellten Beispiel aus zwei seitlichen Streifen 40 mit Transportlöchern 41 sowie strei­ fenförmigen Querverbindungen 42, die auch die einzelnen Mo­ dulbereiche 43 voneinander trennen. In jedem Modulbereich 43 sind Bereiche einerseits zur mechanischen Lagerung der drei vorstehend beschriebenen Bauelemente und andererseits zur elektrischen Verbindung der betreffenden Bauelementeanschlüs­ se vorhanden. Diese Bereiche sind während der Montage über Stege 44 mit den seitlichen Streifen 40 und/oder den Querver­ bindungen 42 verbunden.

Die Bereiche bilden separate Inseln und Zungen 49, 50, die so mit ausreichendem Abstand voneinander angeordnet sind, daß unterschiedliche Bauelementeanschlüsse jeweils eines Bauele­ mentes auf separaten und damit elektrisch voneinander iso­ lierten Inseln oder Zungen zu liegen kommen. Elektrische Ver­ bindungen werden dadurch hergestellt, daß die betreffenden Anschlüsse verschiedener Bauelemente auf einer- Insel oder Zunge liegen. Kontaktierungsbereiche können mit gut leitendem Metall beschichtet sein. Sie sind in Fig. 2 und 3 mit 45, 46, 47 und 48 bezeichnet. Die Kontaktierungsbereiche 45 und 46 sind für die beiden Anschlüsse der Spule 2 und die beiden Kontaktierungsbereiche 47, 48 sind für die Anschlüsse des Kondensators 3 vorgesehen.

Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich ist, liegt jeweils ein Spulenanschluß 45 bzw. 46 auf der gleichen Insel/Zunge 49 bzw. 50 mit einem Kondensatoranschluß 48 bzw. 47, d. h. Spule 2 und Kondensator 3 sind parallel geschaltet. Die Spule 2 und der Kondensator 3 überbrücken dabei eine Blechausnehmung 51 zwischen den Inseln/Zungen 49 und 50. Der Halbleiterchip 1 ist elektrisch isoliert auf einer Insel befestigt. Die elek­ trische Verbindung zu den übrigen Bauelementen erfolgt über Bonddrähte 6. Die mechanische Befestigung aller Bauelemente erfolgt mittels Kleber, der auch als Kontaktkleber zur gleichzeitigen elektrischen Kontaktierung an den Kontaktie­ rungsflächen ausgebildet sein kann. Die Befestigung kann fer­ ner dadurch erfolgen, daß Befestigungszungen oder Befesti­ gungstaschen aus der Blechebene abgebogen werden (nicht dar­ gestellt). Besonders gut geeignet ist dies für die Halterung der Spule 2 während der Montage.

Wenn alle Bauelemente ordnungsgemäß montiert und kontaktiert sind, wird die gesamte Anordnung in ein Kunststoffgehäuse eingebracht. Die Außenkontur ist durch die Linie 52 veran­ schaulicht. Anschließend werden die Stege 44 abgebrochen und der fertige Transponder aus dem Leadframe 4 entnommen.

Claims (10)

1. Transponder mit einem Halbleiterchip, einer Spule und einem Kondensator sowie einen Gehäuse aus Kunststoffmasse, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (3) durch zwei aufmetallisierte leitende Schichten auf zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Gehäuses (1) gebildet wird.

2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Flächen auf den Seiten des Gehäuses (1) mit den größten Flächen angeordnet sind.

3. Transponder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (2) in mindestens eine der metallischen Schichten des Kondensators (3) integriert ist, indem sie als spiralförmige oder mäanderförmige Bahn innerhalb der Konden­ satorfläche ausgebildet ist.

4. Transponder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er in einem Schlüssel integriert ist.

5. Transponder mit einem Halbleiterchip, einer Spule und einem Kondensator dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Leadframe (4) vorhanden ist, der einer­ seits als mechanischer Träger für den Halbleiterchip (10), die Spule (2) und den Kondensator (3) vor dem Einbetten in ein Kunststoffgehäuse dient und andererseits gleichzeitig die elektrische Verbindungen zwischen den elektrischen Anschlüs­ sen des Halbleiterchips (10), der Spule (2) und dem Konden­ sator (3) herstellt.

6. Transponder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterchip (10), die Spule (2) und/oder der Kondensator (3) auf dem Leadframe (4) aufgeklebt sind.

7. Transponder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die auf dem Leadframe (4) angeordneten Bauelemente durch eine aus der Leadframeebene abgebogene Lasche oder Tasche gehalten sind.

8. Transponder nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Leadframe (4) separate Inseln und/oder Zungen ausgebildet sind, die jeweils als elektrische Verbindung zwischen Anschlüssen unterschiedlicher Bauelemente dienen.

9. Transponder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Parallelschaltung von Spule (2) und Kondensator (3) jeweils ein Anschluß der Spule (2) und des Kondensators (3) auf der gleichen Insel bzw. Zunge angeordnet sind.

10. Verfahren zur Herstellung eines Transponders gemäß An­ spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Leadframe (4) jeweils ein Halbleiterchip (1), eine Spule (2) und ein Kondensator (3) in SMD-Technik montiert werden, und daß die gesamte Anordnung in Kunststoffmasse eingepreßt wird.