ES2202226T3 - Soporte plano con al menos un chip de semiconductores. - Google Patents

Abstract

Soporte plano (1) con al menos un chip de semiconductores (4), que está conectado con una antena (5a, 5b) para el intercambio de datos y de energía con un aparato electrónico (13), donde la antena está constituida por dos conductores eléctricos (5a, 5b), caracterizado porque está prevista una capa conductora (6a, 6b) sobre el soporte (1), que se solapa con los conductores eléctricos (5a, 5b) de la antena.

Description

Soporte plano con al menos un chip de semiconductores.

La invención se refiere a un soporte plano con al menos un chip de semiconductores, que está conectado con una antena para el intercambio de datos y energía con un aparato electrónico, donde la antena está constituida por dos conductores eléctricos.

Tales soportes se designan como transpondedores pasivos. La antena, que está realizada como dipolo eléctrico, intercambia los datos y la energía con el aparato electrónico a través de acoplamiento capacitivo. La potencia transmitida desde una antena está limitada por su capacidad de acoplamiento. La capacidad de acoplamiento está determinada, por una parte, por la distancia de la antena capacitiva del transpondedor con respecto a la antena del aparato electrónico y, por otra parte, por el área de la antena capacitiva del transpondedor. Para conseguir una capacidad de acoplamiento alta, debe mantenerse lo más reducida posible la distancia entre el transpondedor y el aparato electrónico. Alternativa o adicionalmente, la capacidad de acoplamiento aumenta todavía cuanto mayor es el área de la antena eléctrica.

El área de la antena capacitiva se determina a través de la longitud y la anchura de los conductores utilizados. De esta manera, está limitada, por una parte, por las dimensiones del soporte y, por otra parte, por el procedimiento de fabricación. Si se utiliza como soporte un papel, entonces se introduce la antena en el papel durante la fabricación del papel. La anchura de la antena es relativamente pequeña en un procedimiento de fabricación de este tipo, con lo que el área de la antena capacitiva es correspondientemente reducida.

Se conoce por el documento EP 0 905 657 A1 una disposición de este tipo en la que se utiliza como soporte un papel y en la que la antena eléctrica o bien el dipolo eléctrico está realizado paralelamente al canto más corto del papel. El papel es en este ejemplo de realización un billete de dinero, donde el chip de semiconductores en combinación con el dipolo eléctrico representa un elemento de seguridad del billete de banco. Un soporte de este tipo, que está constituido, por ejemplo, por papel podría utilizarse también para la seguridad de objetos en un establecimiento de compra. Igualmente se conoce utilizar un soporte de este tipo como capa en una disposición de tarjetas de chips.

Una ampliación de la antena eléctrica para incrementar el área de la antena y, por lo tanto, la capacidad de acoplamiento implicaría una modificación del procedimiento de fabricación. Una etapa de este tipo va unida con costes extraordinariamente altos.

El cometido de la presente invención consiste ahora en prever un transpondedor del tipo indicado al principio, en el que se puede mejorar el acoplamiento entre la antena capacitiva del transpondedor y el aparato electrónico.

Según la invención, este cometido se soluciona porque está prevista una capa conductora sobre el soporte, que se solapa con los conductores eléctricos de la antena. La capacidad de acoplamiento se incrementa, por lo tanto, incrementando el área activa de la antena con respecto al aparato electrónico, aplicando una capa conductora ancha sobre la superficie del papel. Otras configuraciones ventajosas se deducen de las reivindicaciones dependientes.

De manera más ventajosa, cada uno de los dos conductores eléctricos se solapa con una capa conductora asociada. La capa conductora respectiva recubre, en una configuración especialmente ventajosa, totalmente los conductores eléctricos respectivos. Para conseguir un acoplamiento lo más alto posible entre el transpondedor y el aparato electrónico, el área de la capa conductora respectiva es de una manera ventajosa mayor que la del conductor eléctrico respectivo.

En una disposición según el estado de la técnica, la capacidad necesaria para el acoplamiento se forma entre los conductores eléctricos de la antena del transpondedor y la antena del aparato electrónico. La capacidad de acoplamiento se determina, como se ha descrito al principio, a partir del área y de la distancia entre las dos antenas.

A través de la previsión de una capa conductora sobre el soporte, que se solapa con los conductores eléctricos de la antena del transpondedor, se incrementa la capacidad de acoplamiento a través de la "conexión paralela" de dos capacidades conectadas en serie entre sí. La primera capacidad se forma entre los conductores eléctricos y la capa conductora. La capacidad de acoplamiento es en este caso relativamente grande, puesto que la distancia entre la capa conductora y los conductores eléctricos de la antena es muy pequeña. La distancia es como máximo el espesor del soporte, por ejemplo, de un papel. La segunda capacidad se forma a través de la capa conductora y la antena del aparato electrónico. Puesto que la capa conductora presenta una superficie grande, se da al aparato electrónico un acoplamiento grande. El acoplamiento entre los conductores eléctricos de la antena y la antena del aparato electrónico se reduce, en efecto, puesto que la capa conductora hace el efecto de un blindaje. Sin embargo, está reducción no está exenta de problemas, puesto que la capacidad de acoplamiento se incrementa esencialmente a través de la conexión en paralelo del circuito en serie de la primera y de la segunda capacidad.

De una manera más ventajosa, la capa conductora está en contacto eléctrico directo con los conductores eléctricos. Esto no significa otra cosa que la primera capacidad de la conexión en paralelo adopta su valor máximo. Una disposición de este tipo se puede conseguir aplicando la capa conductores directamente sobre el lado del soporte, sobre el que están previstos los conductores eléctricos de la antena del transpondedor.

En una configuración de la invención, la capa conductora se coloca a través de un dieléctrico distanciada de los conductores eléctricos. El dieléctrico puede ser entonces, por ejemplo, el soporte propiamente dicho. Esto no significa otra cosa que la capa conductora y los conductores eléctricos de la antena están previstos sobre los lados de área grande opuestos del soporte.

En otra configuración ventajosa, los conductores eléctricos de la antena están incrustados junto con el chip de semiconductores en el soporte. De esta manera se garantiza una protección de los conductores eléctricos y del chip de semiconductores contra un daño mecánico.

En una configuración ventajosa de la invención, la capa conductora está dispuesta simétrica de espejo con respecto a los conductores eléctricos. La capa conductora se imprime de una manera más ventajosa sobre el soporte y, por lo tanto, puede ser de impedancia relativamente alta. De esta manera existen resistencias de alimentación entre la primera y la segunda capacidad. No obstante, a través de una disposición simétrica de la capa conductora con respecto a los conductores eléctricos se pueden mantener relativamente reducidas las resistencias de alimentación.

En otra configuración ventajosa, los conductores eléctricos están dispuestos simétricamente con respecto al chip de semiconductores. Esto no significa otra cosa que el dipolo eléctrico presenta dos conductores eléctricos configurados idénticos.

En una configuración preferida de la invención, el chip de semiconductores está colocado fuera de los ejes de simetría de espejo del soporte plano. En efecto, si el soporte plano es flexible y elástico, entonces éste se pliega con frecuencia. La práctica muestra que se realiza, en general, un pliegue en el eje medio del soporte. Si se coloca el chip de semiconductores ahora en uno de estos ejes medios del soporte plano, entonces éste se puede dañar a través del pliegue. La disposición del chip de semiconductores fuera de los ejes de simetría de espejo o bien de los ejes medios del soporte impide un daño y, por lo tanto, una interferencia de la función de toda la disposición.

Otras ventajas y formas de realización de la invención se explican en detalle con la ayuda de las figuras siguientes. En este caso:

La figura 1 muestra un soporte plano, conocido a partir del estado de la técnica, en una vista en plata superior.

Las figuras 2a a 2c muestran diferentes formas de realización del soporte plano conocido a partir de la figura 1 en cada caso en una sección transversal.

La figura 3 muestra un primer ejemplo de realización de un soporte plano según la invención en una vista en planta superior.

Las figuras 4a a 4d muestran diferentes formas de realización del soporte plano mostrado en la figura 3 en cada caso en una sección transversal.

La figura 5 muestra un segundo ejemplo de realización del soporte plano según la invención.

La figura 6 muestra un tercer ejemplo de realización del soporte plano según la invención en una vista en planta superior, y

La figura 7 muestra el diagrama eléctrico equivalente para el acoplamiento capacitivo entre un transpondedor y un aparato electrónico.

La figura 1 muestra un transpondedor 12 del tipo indicado al principio en una vista en planta superior. El transpondedor 12 presenta un soporte 1, que está configurado en forma de un rectángulo. Paralelamente a uno de los cantos laterales cortos está dispuesta la antena, que está constituida por un primer conductor eléctrico 5a y un segundo conductor eléctrico 5b. Los conductores eléctricos 5a y5b están conectados eléctrica y mecánicamente con un extremo respectivo con un chip de semiconductores 4. Los conductores eléctricos 5a, 5b forman un dipolo. En el ejemplo de realización, el soporte 1 presenta una forma rectangular. Las dimensiones del soporte 1 no están limitadas, sin embargo, a esta forma de realización geométrica. El soporte 1 podría estar configurado igualmente redondo, ovalado, cuadrado, etc.

Como se deduce a partir de las figuras 2a a 2c, el soporte 1 presenta una forma plana. Las figuras 2a a 2c muestran diferentes posibilidades de configuración, sobre cómo pueden estar dispuestos los conductores eléctricos 5a, 5b junto con el chip de semiconductores 4 en el soporte plano 1.

En la figura 2a, los conductores eléctricos 5a, 5b están incrustados junto con el chip de semiconductores 4 en el soporte 1. El soporte 1 podría estar constituido, por ejemplo, por un plástico, en el que está incrustada la antena junto con el chip de semiconductores.

En la figura 2b, el soporte 1 está constituido por una primera capa 2 y por una segunda capa 3, que están dispuestas superpuestas. Los conductores eléctricos 5a, 5b están dispuestos con el chip de semiconductores 4 entre la primera y la segunda capa 2, 3. En el lugar de los conductores eléctricos y del chip de semiconductores, el soporte presente entonces una ligera elevación. Si los espesores de capa de la primera y de la segunda capa 2, 3 son grandes con respecto a las dimensiones de los conductores eléctricos 5a, 5b y el chip de semiconductores 4, entonces la elevación sobresale sólo en una medida reducida con respecto a las superficies principales del soporte.

La figura 2c muestra el transpondedor conocido a partir de la figura 1 en una sección transversal a través del canto lateral corto. Como en la figura 2b, el soporte 1 está constituido por una primera y una segunda capa 2, 3 entre las cuales está dispuesta la combinación forma da por los conductores eléctricos 5a, 5b y el chip de semiconductores 4. A partir de la figura 2c se puede deducir que el primer y el segundo conductor eléctrico 5a, 5b no están conectados de forma eléctricamente conductora entre sí. El extremo de los conductores eléctricos 5a, 5b, que está dirigido en cada caso hacia el interior del soporte, está conectado, respectivamente, con un contacto eléctrico del chip de semiconductores 4. Los extremos dirigidos hacia fuera de los conductores eléctricos 5a, 5b se extienden, en el presente ejemplo de realización, hasta los bordes laterales del soporte 1.

Para el acoplamiento eléctrico entre el transpondedor 12 y un aparato electrónico (no mostrado) es responsable ahora, por una parte, la distancia entre el transpondedor y el aparato electrónico y, por otra parte, el área de la antena, formada por los conductores eléctricos 5a, 5b. El área de la antena se determina de esta manera a partir de la anchura del conductor eléctrico, que está predeterminada habitualmente por el procedimiento de fabricación y pos la longitud, que está determinada a través de las dimensiones del soporte 1. Por lo tanto, solamente se da un buen acoplamiento capacitivo entre el transpondedor 12 y el aparato electrónico si la distancia no excede un valor determinado.

Este inconveniente se puede subsanar a través de la presente invención. La figura 3 muestra en una vista en planta superior un primer ejemplo de realización de la invención. El transpondedor 12 presenta de nuevo un soporte plano 1, que presenta una antena alineada paralelamente a los cantos laterales cortos del soporte, que está constituida por los conductores eléctricos 5a, 5b. Para la elevación del acoplamiento capacitivo se aplica ahora sobre un primer lado principal 9 una capa 6a, 6b conductora de electricidad. De acuerdo con la configuración de la antena que está compuesta por los conductores eléctricos 5a, 5b, están previstas dos capas conductoras 6a, 6b, que están asociadas en cada caso a un conductor eléctrico 5a, 5b. Las capas conductoras 6a, 6b están dispuestas en este caso de manera que se solapan con los conductores eléctricos 5a, 5b. Como se deduce a partir de la figura 3, las capas conductoras 6a, 6b están dispuestas simétricamente alrededor de los conductores eléctricos 5a, 5b. En la figura 3 los conductores eléctricos 5a, 5b son está totalmente solapados por las capas conductoras 6a, 6b. Esto tampoco es necesario, a no ser que las capas 6a, 6b presenten un área adecuada grande. En oposición a ello, la figura 5 muestra un segundo ejemplo de realización, en el que las capas conductoras 6a, 6b recubren totalmente los conductores eléctricos 5a, 5b.

Las capas de alta impedancia se pueden imprimir sobre el soporte 1. Se aplican de manera ventajosa sin color y transparentes, de manera que no interfieren con la imagen de apariencia del soporte 1. Puesto que el área plana se imprime, en general, también en el estado de la técnica, por ejemplo para aplicar un logo de empresa o un número o una imagen, no debe modificarse nada en el procedimiento de fabricación, puesto que el proceso de impresión de las capas de alta impedancia se puede realizar junto con la impresión de la superficie.

Las figuras 4a a 4d muestran diferentes ejemplos de realización del soporte plano según la invención en cada caso en una sección transversal. En la figura 4a, el soporte plano 1 está realizado, por ejemplo, por un plástico, en cuyo interior están introducidos el chip de semiconductores 4 y el conductor eléctrico 5a, 5b. Las capas 6a, 6b conductoras de electricidad están aplicadas sobre el primer lado principal 9 del soporte plano 1. A partir de esta representación se deduce que las capas conductoras 6a, 6b y los conductores eléctricos 5a, 5b se solapan entre sí. Los conductores eléctricos 5a, 5b y las capas conductoras están dispuestas distanciadas entre sí. El soporte plano 1 representa, por lo tanto, u dieléctrico entre los dos "electrodos" de la capacidad formada por el conductor eléctrico y la capa conductora. No obstante, puesto que la distancia entre la capa conductora y el conductor eléctrico es muy reducida, se consigue una capacidad de acoplamiento alta.

La capacidad de acoplamiento se puede incrementar adicionalmente, como se muestra en la figura 4b, extendiendo los conductores eléctricos 5a, 5b hasta el primer lado principal 9. En este caso, se puede poner la capa conductora de electricidad 6a, 6b en contacto eléctrico directo con los conductores eléctricos 5a, 5b. En este caso, el acoplamiento es máximo. El soporte plano 1 puede estar constituido, como se muestra en la figura 4c, por una primera y una segunda capa 2, 3, entre las cuales se encuentra la disposición formada por el chip de semiconductores 4 y los conductores eléctricos 5a, 5b. Sobre el primer lado principal 9 del soporte plano 1 está dispuesta entonces de nuevo la capa conductora de electricidad 6a, 5b.

La figura 4d muestra otro ejemplo de realización de la disposición según la invención en una sección transversal a través del lado corto del transpondedor 12. El soporte plano 1 está constituido, por ejemplo, por plástico, sobre cuyo primer lado principal 9 está prevista una escotadura 14. En esta escotadura 14 está introducido el chip de semiconductores 4. Los conductores eléctricos 5a, 5b se apoyan sobre el primer lado principal 9 delsopoirte1. En contacto directo con éste se encuentran las capas 6a, 6b conductoras de electricidad. Las capas conductoras solapan en este caso totalmente los conductores eléctricos 5a, 5b. Para la protección frente a un daño mecánico, el transpondedor 12 presenta una capa de cubierta 11, que está aplicada sobre la disposición que está constituida por la capa conductora, el conductor eléctrico y el chip de semiconductores 4.

La figura 6 muestra un tercer ejemplo de realización, que solamente se diferencia del anterior porque la disposición formada por el chip de semiconductores, los conductores eléctricos 5a, 5b y la capa conductora 6a, 6b está dispuesta sobre el soporte plano 1 de tal forma que el chip de semiconductores 4 no se apoya sobre los ejes de simetría 7 y 8, respectivamente. En este caso, está asegurado que a través de un pandeo o plegamiento del soporte plano, que está constituido con preferencia de papel, se puede evitar un daño del semiconductor.

Con la ayuda de la figura 7, que representa un diagrama eléctrico equivalente de la disposición según la invención, compuesta por el transpondedor 12 y un aparato electrónico 13, se ilustra más detalladamente el modo de actuación. Un diagrama eléctrico equivalente del transpondedor 12 está constituido de una manera simplificada por una conexión en paralelo de una capacidad 27 y una resistencia 20. El intercambio de datos y de energía entre el transpondedor 12 y el aparato electrónico 13, que no se representa en detalle en el presente diagrama equivalente, se lleva a cabo de forma capacitiva. Con 21 y 22 están designadas en este caso capacidades, que existen entre la antena del aparato electrónico 13 y los conductores eléctricos 5a, 5b, que forman el dipolo eléctrico del transpondedor 12. Con 23 y 24 están designadas las capacidades entre la antena del aparato electrónico 13 y las capas conductoras 6a, 6b impresas. Los signos de referencia 25 y 26 designan las capacidades entre las capas conductoras 6a, 6b y los conductores eléctricos 5a, 5b del transpondedor 12. Las capacidades 23, 25 están conectadas en este caso en paralelo con la capacidad 21. De una manera correspondiente, las capacidades 24 y 26 están conectadas con la capacidad 22. A través de la acción de blindaje de las capas conductoras 6a, 6b impresas se reducen, en efecto, las capacidades 21, 22. Esta disminución es sobrecompensada ampliamente a través de las capacidades adicionales 23, 25 y 24, 26 respectivamente. Las capacidades 23, 24, que se encuentran entre la antena del aparato eléctrico 13 y las capas conductoras 6a, 6b, son relativamente grandes en virtud del área grande de la capa conductora. También las capacidades 25 y 26 entre las capas conductoras y los conductores eléctricos son grandes, puesto que la distancia de la capa conductora con respecto a los conductores eléctricos 5a, 5b respectivos es muy pequeña. En el caso máximo, la distancia es la mitad del espesor del soporte 1.

Por lo tanto, con la invención es posible de una manera sencilla y de coste favorable acondicionar un transpondedor, que presenta una capacidad de acoplamiento esencialmente mayor frente al estado de la técnica. De esta manera es posible todavía un funcionamiento del transpondedor también a distancias mayores.

Claims (12)

1. Soporte plano (1) con al menos un chip de semiconductores (4), que está conectado con una antena (5a, 5b) para el intercambio de datos y de energía con un aparato electrónico (13), donde la antena está constituida por dos conductores eléctricos (5a, 5b), caracterizado porque está prevista una capa conductora (6a, 6b) sobre el soporte (1), que se solapa con los conductores eléctricos (5a, 5b) de la antena.

2. Soporte según la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los dos conductores eléctricos (5a, 5b) se solapa con una capa (6a, 6b) conductora asociada.

3. Soporte según la reivindicación 2, caracterizado porque la capa conductora (6a, 6b) respectiva recubre totalmente el conductor eléctrico respectivo.

4. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la capa conductora (6a, 6b) se apoya a través de un dieléctrico a distancia de los conductores eléctricos (5a, 5b).

5. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los conductores eléctricos (5a, 5b) están incrustados junto con el chip de semiconductores (4) en el soporte (1).

6. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los conductores eléctricos (5a, 5b están aplicados sobre un primer lado principal (9) del soporte (1).

7. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 3 ó 6, caracterizado porque la capa conductora (6a, 6b) está en contacto eléctrico directo con los conductores eléctricos (5a, 5b).

8. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la capa conductora (6a, 6b) está dispuesta simétrica de espejo con respecto a los conductores eléctricos (5a, 5b).

9. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los conductores eléctricos (5a, 5b) están dispuestos simétricos con respecto al chip de semiconductores.

10. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el chip de semiconductores (4) está colocado fuera de los ejes de simetría de espejo del soporte (1).

11. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el soporte (1) está constituido de papel.

12. Soporte según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el área de la capa conductora (5a, 5b) respectiva es mayor que la del conductor eléctrico (5a, 5b) respectivo.