ES2213767T3 - Transpondedor de identificacion de radio-frecuencia y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents
Transpondedor de identificacion de radio-frecuencia y procedimiento para su fabricacion.Info
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Abstract
ESTA INVENCION PROPORCIONA UN RADIOFARO QUE ESTA HECHO DE UN SUBSTRATO FLEXIBLE MUY FINO (10) EN LAS CARAS OPUESTAS Y DEL QUE ESTAN HECHOS UNOS EMPALMES CONECTADOS EN SERIE PRIMERO (26) Y SEGUNDO (31) DE UNA BOBINA DE UNA ANTENA QUE TIENE UNOS EXTREMOS CONECTADOS CON UNA MATRIZ DE UN CIRCUITO INTEGRADO (50) MONTADO EN UNA ESQUINA DEL SUBSTRATO. ADEMAS, UNA PLURALIDAD DE REBORDES DE UNION (12A, 12E) Y UNOS REBORDES PROGRAMACION (14A, 14E) SE FORMAN EN EL SUBSTRATO Y ESTAN CONECTADOS OPERATIVAMENTE PARA ACOPLAR LAS BOBINAS DE LA ANTENA Y LOS REBORDES DE PROGRAMACION A TRAVES DE LOS REBORDES DE UNION CON LA MATRIZ DEL CIRCUITO INTEGRADO. UNAS CONFIGURACIONES UNICAS Y UNAS REDISPOSICION DEL LUGAR DE MONTAJE DE LA MATRIZ (46), LOS REBORDES DE UNION (12A, 12E), LOS REBORDES DE PROGRAMA (14, 14E) Y LAS VIAS (22, 24) A TRAVES DEL SUBSTRATO PERMITEN UNA CONSTRUCCION SIMPLE Y POCO COSTOSA. UNAS LAMINAS PROTECTORAS (58, 60) EN CADA CARA DEL SUBSTRATO ESTAN UNIDAS A OTRAS ALREDEDOR DE LOS BORDES QUE CIRCUNSCRIBEN EL SUBSTRATO Y, ADEMAS, ESTAN UNIDAS CON OTRAS EN LAS PORCIONES INTERIORES A TRAVES DE UNA RANURA (20) FORMADA EN EL SUBSTRATO. EN UN MODELO, LAS VUELTAS EN LA BOBINA SEPARADAS ESTRECHAMENTE SON AGRUPADAS EN UN AREA PERIMETRICA DEL SUBSTRATO, Y DEJAN UN AREA GRANDE EN EL CENTRO DEL SUBSTRATO SIN VUELTAS DE LA BOBINA DE LA ANTENA. EL SUBSTRATO FLEXIBLE DELGADO ES REFORZADO EN EL AREA DE LA MATRIZ Y EL LUGAR DE UNION POR UNAS HOJAS DE REFUERZO DE COBRE FINAS (46, 202, 234) QUE SON ENTREGADAS COMO PARTE DEL PROCESO DE FORMACION DE LA BOBINA DE LA ANTENA.
Description
Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia y procedimiento para su
fabricación.
La presente invención se refiere a un
transpondedor de identificación de radio-frecuencia
(RF) y a un procedimiento para la fabricación de un transpondedor de
identificación de RF.
Se utilizan sistemas de transpondedor RF para
supervisar a corta distancia la presencia de un objeto asociado a un
transpondedor e identificar el objeto o transmitir, a una estación
receptora, diversos tipos de información acerca del objeto. Dichos
sistemas suelen emplear un excitador/lector que transmite una señal
de excitación RF, y un transpondedor que es activado por la señal de
excitación para transmitir una señal que incluye un código de
identificación u otro tipo de información al excitador/lector. El
transpondedor recibe una señal de radio-frecuencia
o, de forma más concreta, es activado por el campo magnético RF y
genera una señal de respuesta que identifica el transpondedor y que
puede aportar información adicional y, a continuación, retransmite
la señal de respuesta al excitador. El excitador incluye un receptor
que recibe la señal de respuesta y procesa la información que
contiene.
En uno de dichos sistemas, tal como, un sistema
de identificación de radio-frecuencia fabricado por
Hughes Identification Devices, filial de Hughes Aircraft Company, el
excitador/transmisor incluye una bobina de transmisión/recepción que
envía una señal de excitación de radio-frecuencia.
Esta misma bobina recibe también la señal de respuesta de un
transpondedor. El transpondedor da a la respuesta el formato de una
señal modulada por desplazamiento de frecuencia (FSK) que es
recibida, procesada y demodulada por el excitador.
Un tipo de transpondedor utiliza una antena
situada en una placa de circuitos de PC delgada hecha de un material
dieléctrico rígido sobre la cual se monta un chip de transpondedor
de circuito integrado. Las aplicaciones habituales incluyen
etiquetas transpondedoras en prendas de vestir, identificación de
equipaje en líneas aéreas y acceso de seguridad en general. Las
tarjetas transpondedoras, que pueden tener el tamaño de una tarjeta
de crédito, pueden utilizarse en muchas aplicaciones en las que
actualmente se utilizan códigos de barras y etiquetas de cintas
magnéticas.
Los dispositivos de este tipo tienen un rango de
tamaños relativamente limitado (del orden de dos a tres pulgadas a
unas treinta pulgadas). En consecuencia, el rendimiento, que está
muy limitado por el rango del sistema, constituirá un criterio
principal para futuros avances. El rendimiento viene limitado, entre
otras cosas, por la capacidad de la antena del transpondedor para
recibir energía de una forma clara y retransmitir las señales
adecuadas.
En los dispositivos de bobina anteriores, el
factor Q y la inductancia de la bobina de la antena puede variar de
transpondedor en transpondedor, debido a las diferencias en las
configuraciones de fabricación de las bobinas de antena. Esto puede
determinar que el rendimiento del rango de lectura sea variable y
poco fiable. La posición física concreta y la proximidad mutua de
las espiras de las bobinas y la variación en la presión aplicada a
las bobinas, debida a la variación de las láminas de la capa
protectora, también hace varia el rendimiento del rango de lectura
de los dispositivos anteriores. Las conexiones alámbricas de la
bobina, efectuadas directamente con un circuito en placa (COB), son
propensas a la rotura por flexión, vibración, fuerzas de compresión,
expansión y contracción térmica. Además, los hilos que forman las
espiras de la propia bobina son propensos a la rotura por los mismos
motivos. Debido a la utilización de un chip en una placa de
circuitos o una placa de circuitos impresos, resulta difícil, aunque
no imposible, obtener un producto final suficientemente fino o que
cumpla los estándares de la Organización Internacional de
Estándares.
La utilización de la tecnología de placa de
circuitos impresos de vidrio epoxídico, con gran separación entre
bobinas, suele dar por resultado un factor Q bajo de las bobinas de
antena. En consecuencia, dichas disposiciones requieren más espiras
para obtener una inductancia dada. En los diseños presentes que
emplean grandes anchos de línea y espacio de 5 a 10 mils o más, se
requiere una cantidad de espiras que abarque toda o la mayor parte
del área disponible, dando por resultado una inductancia más baja,
un factor Q más bajo y un menor número de líneas de flujo abarcadas
por un campo dado, todo lo cual redunda en perjuicio del rendimiento
en términos de rango de lectura. Debido a que los diseños anteriores
requieren un número de espiras de bobina que abarque sustancialmente
todo el área de un transpondedor del reducido tamaño de una tarjeta
de crédito, el área comprendida y rodeada por la bobina que recibe
líneas de flujo magnético de un campo dado es relativamente pequeña,
reduciendo de ese modo el rango de lectura y el factor Q de la
bobina.
El documento EP 0 374 018 da a conocer una
tarjeta de memoria que incluye un circuito electrónico que puede
pasar de un estado inactivo a un estado activo, en el que pone en
funcionamiento un circuito resonante que se activa a una frecuencia
de trabajo.
Los documentos EP 0 149 240 y EP 0 142 380 dan a
conocer un circuito resonante en el que se colocan conductores en
espiral en ambas caras de un sustrato.
La forma de realización ilustrativa de la
presente invención intenta proporcionar un transpondedor, y un
procedimiento para fabricar el transpondedor, que evite o reduzca al
mínimo los problemas indicados anteriormente.
Los aspectos de la presente invención se
proporcionan en las reivindicaciones.
Cuando se llevan a cabo los principios de la
presente invención según una forma de realización preferida de la
misma, se crea un sustrato dieléctrico delgado a partir de una
lámina de un material flexible que tiene un grosor no superior a
alrededor de 25 \mum y que tiene una primera y una segunda cara.
En la primera cara, el sustrato presenta un soporte de chip, una
pluralidad de zonas terminales de soldadura y una primera bobina de
múltiples espiras de antena plana. El soporte de chip incluye una
lámina de material endurecedor superpuesta por lo menos a una de las
caras del sustrato. Existe una primera vía de paso que atraviesa el
sustrato y está conectada al extremo interno de la primera bobina, y
una segunda vía de paso que atraviesa el sustrato y está situada
junto a una de las zonas terminales de soldadura. En la segunda
cara, el sustrato presenta una segunda bobina de antena de múltiples
espiras que tiene un primer extremo situado en la parte interna del
sustrato conectado a la
primera vía de paso, y un segundo extremo conectado a la segunda vía de paso de la segunda cara del sustrato. Encima de la primera y la segunda cara del sustrato, existe una capa protectora que recubre las bobinas de antena y deja al descubierto el soporte de chip y las zonas terminales de soldadura. La segunda vía de paso de la primera cara del sustrato está conectada a una de las zonas terminales de soldadura. En el soporte de chip, se coloca un chip que se conecta eléctricamente a las zonas terminales de soldadura. Se proporciona un encapsulado no conductor que recubre el chip y las zonas terminales de soldadura, y la primera y la segunda lámina protectora se adhieren entre sí, abarcando ambas caras del sustrato y protegiendo ambas bobinas de antena, el chip y las zonas terminales de soldadura.
primera vía de paso, y un segundo extremo conectado a la segunda vía de paso de la segunda cara del sustrato. Encima de la primera y la segunda cara del sustrato, existe una capa protectora que recubre las bobinas de antena y deja al descubierto el soporte de chip y las zonas terminales de soldadura. La segunda vía de paso de la primera cara del sustrato está conectada a una de las zonas terminales de soldadura. En el soporte de chip, se coloca un chip que se conecta eléctricamente a las zonas terminales de soldadura. Se proporciona un encapsulado no conductor que recubre el chip y las zonas terminales de soldadura, y la primera y la segunda lámina protectora se adhieren entre sí, abarcando ambas caras del sustrato y protegiendo ambas bobinas de antena, el chip y las zonas terminales de soldadura.
Según una característica de la forma de
realización, la primera cara del sustrato presenta una pluralidad de
zonas terminales de programación con alambres de contacto de
programación que interconectan las zonas terminales de programación
y las zonas terminales de soldadura.
Según otra característica de la forma de
realización, existe una ranura interna situada a través del sustrato
y las láminas protectoras de las caras opuestas se fijan una a otra
a través de la ranura interna y alrededor del perímetro del
sustrato.
Según otra característica de la forma de
realización, las bobinas formadas en la primera y la segunda cara
del sustrato están situadas en áreas perimétricas relativamente
estrechas de la primera y la segunda cara, para delimitar partes
internas del sustrato delgado, dejando de ese modo una parte
principal del sustrato, tanto en la primera como en la segunda cara,
libre de bobinas de antena y proporcionando una gran área central
para recibir líneas de flujo magnético.
Para comprender mejor la presente invención, a
continuación se hará referencia a título de ejemplo a los dibujos
adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista explosionada que muestra
las partes de un transpondedor de tarjeta de proximidad de
identificación personal ilustrativa de la presente invención;
la figura 2 es una vista en planta de una cara de
la tarjeta de la figura 1, en la que se han retirado ciertas capas
protectoras;
la figura 3 es una vista fragmentada ampliada de
ciertas conexiones eléctricas y disposiciones físicas de los
componentes eléctricos del transpondedor de las figuras 1 y 2;
la figura 4 es un diagrama eléctrico esquemático
del transpondedor de las figuras 1 a 3;
la figura 5 ilustra una modificación de la
configuración del transpondedor de las figuras 1 a 3, que incluye
dos ranuras para correa de sujeción y condensadores de placas
paralelas;
la figura 6 muestra un transpondedor configurado
para utilizar como etiqueta de lavandería;
la figura 7 es una vista fragmentada ampliada de
las partes del transpondedor de etiqueta de lavandería de la figura
4;
la figura 8 es una sección transversal alzada de
la etiqueta de lavandería de las figuras 6 y 7;
la figura 9 ilustra una configuración de
transpondedor modificada que tiene dos ranuras para correa de
sujeción y espiras agrupadas en el perímetro del sustrato y
la figura 10 es una vista explosionada de una
disposición para montar un chip invertido y endurecer el sustrato
delgado.
En la figura 1, se muestra un sustrato
dieléctrico flexible y delgado 10 hecho de poliamida o poliéster,
que tiene un grosor no superior a 1 mil aproximadamente (alrededor
de 25 micras) y presenta una pluralidad de zonas terminales de
soldadura 12a a 12e, una pluralidad de zonas terminales de
programación 14a a 14e y un soporte de chip 46. El sustrato tiene
por lo general una configuración rectangular, una dimensión de
alrededor de 2 x 3,5 pulgadas y una parte rebajada o en forma de
muesca 18 en uno de los bordes cortos del mismo. El sustrato
presenta en la zona central una ranura alargada 20, uno de cuyos
extremos es adyacente a la vía de paso 22 que atraviesa el sustrato.
Junto a las zonas terminales de soldadura 12a a 12e, se halla una
segunda vía de paso o vía de paso externa 24 que atraviesa el
sustrato.
En la primera cara del sustrato delgado, se halla
una primera bobina de antena 26 que se enrolla en la dirección de
las agujas del reloj, tal como se observa en la figura 1, entre la
conexión de un extremo de la bobina con la vía de paso 22 y la
conexión del otro extremo de la bobina en el punto 30 con una de las
zonas terminales de soldadura p.ej., la zona terminal 12b. En el
anverso del sustrato10, existe una bobina idéntica que tiene el
extremo interno 32 conectado por medio de la vía de paso 22 al
extremo 23 de la primera bobina 26, y el extremo externo 38
conectado a la vía de paso externa 24 del anverso del sustrato 10.
Las espiras de las dos bobinas están alineadas con precisión y en
correspondencia mutua. Las dos bobinas están conectadas en serie y
enrolladas sin interrupción en una sola dirección (la de las agujas
del reloj, por ejemplo), empezando por el extremo 38 de la segunda
bobina 31, siguiendo por esta bobina alrededor de su extremo interno
32 y de ahí hasta el extremo interno de la segunda bobina 23 situado
en la vía de paso 22 y continuando en el sentido de las agujas del
reloj hasta el extremo externo 30 de la bobina 26. La alineación
precisa, la correspondencia mutua y la gran proximidad entre las dos
bobinas, que están separadas únicamente por el reducido grosor de 1
mil del dieléctrico, proporciona una alta inductancia y
autocapacitancia mutua.
Una pluralidad de alambres de contacto 40
conectan las cinco zonas terminales de programación 14a a 14e con
las cinco zonas terminales de soldadura 12a a 12e. Estos alambres de
contacto de programación incluyen un alambre de contacto 70b (figura
3) que se conecta con la vía de paso externa 24 en la cara más
próxima o primera cara del sustrato 10. En la esquina adyacente a
las zonas terminales de soldadura 12a a 12e de la primera cara del
sustrato, existe un soporte de chip 46, en el que se coloca un chip
50 (véase la figura 3), no mostrado en las figuras 1 y 2. La
capacitancia entre las dos bobinas situadas a muy corta distancia
una de la otra puede aumentarse colocando un chip de condensador en
el sustrato adyacente a las zonas terminales de soldadura y el
soporte de chip. El condensador se conectará en paralelo a lo ancho
de la antena (véase la figura 4).
El conjunto de sustrato, bobinas, chip, etc. es
un conjunto de láminas intercaladas entre la primera y la segunda
capas de plástico protectoras o cubiertas 58, 60, cada una de las
cuales tiene una configuración similar a la configuración
rectangular global del sustrato, aunque superior en cada una de
las
dimensiones. Las dos capas de plástico, que pueden ser de PVC, se adhieren una a la otra mediante calor y presión y, de ese modo, los bordes perimétricos de las capas de plástico que sobrepasan el área del sustrato confinado o intercalado 10 fluirán y se fijarán por adherencia uno con el otro. Las capas 58, 60 también fluirán y se unirán por adherencia una a la otra por el área central, indicada de forma general mediante la línea punteada 64 de la figura 1, fluyendo a través de la ranura interna 20 fabricada en el sustrato 10. De esta forma, las dos capas de PVC se fijan de forma segura una a la otra alrededor de todo el perímetro del dispositivo y también sobre el área de la parte interna del dispositivo. Las capas (que pueden ser de PVC, por ejemplo) no se adhieren por lo general al sustrato dieléctrico 10, los alambres de contacto o las zonas terminales conductoras situadas en su superficie ni a las capas protectoras delgadas (no mostradas en la figura 1) que pueden aplicarse encima de los alambres de contacto y las zonas terminales. Por lo tanto, si las capas 58, 60 están adheridas entre sí solo por su perímetro externo, las dos capas tenderán a desprenderse una de la otra, en particular, cuando se ha fabricado un dispositivo muy delgado y relativamente flexible de forma intencionada. Sin embargo, la interconexión por adherencia entre las dos capas 58 y 60 en la zona central disminuye en gran medida la tendencia a la delaminación de las capas protectoras.
dimensiones. Las dos capas de plástico, que pueden ser de PVC, se adhieren una a la otra mediante calor y presión y, de ese modo, los bordes perimétricos de las capas de plástico que sobrepasan el área del sustrato confinado o intercalado 10 fluirán y se fijarán por adherencia uno con el otro. Las capas 58, 60 también fluirán y se unirán por adherencia una a la otra por el área central, indicada de forma general mediante la línea punteada 64 de la figura 1, fluyendo a través de la ranura interna 20 fabricada en el sustrato 10. De esta forma, las dos capas de PVC se fijan de forma segura una a la otra alrededor de todo el perímetro del dispositivo y también sobre el área de la parte interna del dispositivo. Las capas (que pueden ser de PVC, por ejemplo) no se adhieren por lo general al sustrato dieléctrico 10, los alambres de contacto o las zonas terminales conductoras situadas en su superficie ni a las capas protectoras delgadas (no mostradas en la figura 1) que pueden aplicarse encima de los alambres de contacto y las zonas terminales. Por lo tanto, si las capas 58, 60 están adheridas entre sí solo por su perímetro externo, las dos capas tenderán a desprenderse una de la otra, en particular, cuando se ha fabricado un dispositivo muy delgado y relativamente flexible de forma intencionada. Sin embargo, la interconexión por adherencia entre las dos capas 58 y 60 en la zona central disminuye en gran medida la tendencia a la delaminación de las capas protectoras.
La figura 3 ilustra una forma de colocar el chip
en el soporte de chip 46. El soporte de chip adopta la forma de una
lámina rectangular delgada de material relativamente rígido (por
ejemplo, el cobre u otro metal) de tamaño ligeramente superior al
del chip 50 y de la misma configuración que ésta. El chip se fija
por adherencia al soporte de chip 46, y sus zonas terminales de chip
64a a 64e se conectan respectivamente a las zonas terminales de
soldadura 12a a 12e mediante medios adecuados (por ejemplo, las
soldaduras de hilos 66a a 66e). Las zonas terminales de programación
14a a 14e están conectadas a las respectivas zonas terminales de
soldadura por medio de los alambres de contacto 70a a 70e,
inclusive. La espira externa final 72 de la bobina de antena de la
cara más próxima 26 se extiende en sentido vertical (como puede
observarse en la figura 3) e incluye una parte 74 que se sitúa
alrededor de la zona terminal de soldadura 12a para su conexión con
la zona terminal de soldadura 12b. Uno de los alambres de contacto
de programación 70a a 70e, en concreto, el alambre 70b que
interconecta la zona terminal de programación 14d con la zona
terminal de soldadura 12d, se conecta al extremo de la vía de paso
24 de la primera cara del sustrato. En consecuencia, el extremo de
la bobina de antena 31 del anverso del sustrato se conecta al chip
por medio de la vía de paso 24, la zona terminal de soldadura 12d y
la soldadura de hilos 66d. El extremo externo de la bobina 26 de la
cara más próxima del sustrato está conectado por medio de la parte
72 de su alambre de contacto a la zona terminal de soldadura 12b,
que está conectada a la zona terminal de chip mediante la soldadura
de hilos 66b. Si la autocapacitancia de las dos bobinas no es
suficiente, se colocará un condensador adicional 15 en el sustrato,
cerca del soporte de chip y conectado a lo ancho de la antena
mediante una conexión con las zonas de soldadura 12b y 12d, como se
ilustra en la figura 3. El chip se coloca en una esquina del
conjunto del transpondedor en vez de en una zona interior, porque
las esquinas del transpondedor flexible son menos propensas al
doblamiento. El doblamiento reiterado puede ser perjudicial para el
chip y sus conexiones.
El transpondedor descrito puede fabricarse
mediante una de las técnicas de fabricación adecuadas conocidas de
circuitos impresos flexibles, incluida la fotolitografía o diversas
formas sustractivas (grabado químico) o aditivas de formación de
circuitos. La forma preferida actualmente es la formación aditiva de
circuitos que incluye la galvanoplastia u otras formas de deposición
de los diversos elementos de circuito sobre el sustrato dieléctrico.
Para la electrodeposición, el sustrato debe ser revestido con
partículas de níquel o cobre o de un material similar. Una vez
fabricado el diseño deseado mediante electrodeposición sobre la capa
de partículas, la capa de partículas que queda entre los diseños del
circuito se elimina mediante grabado químico rápido. Pueden
utilizarse otros procedimientos aditivos como, por ejemplo, los
procesos de "sombreado" y de "Bayer". Cualquiera de estos
procedimientos puede utilizarse para adherir los diseños del
circuito de cobre al material del sustrato básico. Los diseños del
circuito, fabricados de esta forma, se componen de las espiras de
las bobinas 26 y 31 de ambas caras, la soladura de hilos y las zonas
terminales de programación 12 y 14 y el soporte de chip 46, todos
los cuales se crean a partir de una capa fina de cobre
electrodepositado, por ejemplo, y en la misma etapa del
procedimiento. La deposición metálica de las vías de paso puede
llevarse a cabo perforando de antemano el sustrato antes de la
deposición. Preferentemente, las líneas o espiras de la bobina y la
separación entre líneas son del orden de los 2 mils o inferiores.
Reduciendo la anchura y la separación de las líneas, es posible
utilizar un mayor número de espiras de bobina en cada cara del
sustrato. En efecto, si las líneas y la separación entre líneas son
suficientemente reducidos, todas las espiras de bobina pueden
agruparse en áreas perimétricas relativamente pequeñas y estrechas
alrededor de los bordes externos del sustrato (como se describirá a
continuación en relación con la figura 8), dejando de ese modo un
área relativamente grande en el centro del sustrato libre de espiras
de bobina. Por consiguiente, cada una de las bobinas podrá abarcar
un mayor número de líneas de flujo magnético.
Dicha disposición de agrupamiento de espiras de
bobina en bandas relativamente estrechas alrededor de los bordes
externos del sustrato, que deja un área interna grande sin espiras
de bobina, puede proporcionar un aumento significativo del
rendimiento del transpondedor, y un aumento del rango de lectura y
la sensibilidad. No obstante, cuando las espiras de las bobinas
tienen un grosor más reducido, los grosores de las líneas se
reducen, de tal forma que una línea de 2 mil, por ejemplo, puede
tener un grosor del orden de 0,35 mils, aproximadamente. Si las
espiras son demasiado numerosas y tienen una sección transversal
demasiado pequeña, la resistencia de la bobina aumenta de forma
significativa y, en consecuencia, cuando se reduce al mínimo la
anchura de la línea deberá tenerse en cuenta la interrelación entre
el aumento del número de líneas y de espiras de las bobinas deseado
y el aumento de la resistencia de las bobinas no deseado. En
general, no obstante, con un número determinado de espiras de líneas
relativamente anchas que abarca todo el área del sustrato, no se
obtiene un rendimiento tan bueno como con el mismo número de espiras
de líneas más estrechas (y una separación menor entre líneas)
agrupadas junto a los bordes más próximos del sustrato que, de ese
modo, dejan un área mayor en el interior del sustrato libre de
espiras de bobinas. El agrupamiento de las bobinas cerca de los
bordes del sustrato con un área libre en el interior, como se
ilustra en la figura 8, proporciona un mejor rendimiento del rango
de lectura y una mayor transferencia de energía desde el campo de
excitación hasta la bobina. Asimismo, se obtiene una mayor área para
la adherencia de las capas de PVC externas en la zona central.
El diseño deseado de líneas estrechas y de zonas
terminales y soporte de chip se aplica por electrodeposición, o
cualquier técnica de recubrimiento de metales, al sustrato delgado
de poliamida, poliéster u otro sustrato no conductor flexible en una
primera etapa. Como se ha indicado anteriormente, las espiras de las
bobinas presentan correspondencia
anterior-posterior, obteniéndose de ese modo una
autocapacitancia y autoinductancia distribuida de una cara del
sustrato a la otra, y las partes de la bobina de las caras opuestas
se conectan entre sí a través de las vías de paso. Éstas últimas
también se recubren con el metal de las líneas, que puede ser cobre
o aluminio. Como se ha indicado anteriormente, las bobinas se
conectan en serie y se enrollan estableciendo una relación de
cooperación. La estrecha proximidad de las espiras, separadas
únicamente por un sustrato muy delgado de 1 ml, determina un aumento
del acoplamiento mutuo y la inductancia total de hasta el 27%
respecto de una tarjeta de circuito impreso habitual de 10 ó 12 mil
de grosor, por ejemplo. Puede obtenerse un mayor aumento del
acoplamiento mutuo y la inductancia total, utilizando un sustrato
todavía más delgado (inferior a 1 mil). Un sustrato preferido es un
material laminado sin adhesividad (un revestimiento de poliamida con
cobre por ambas caras) que, por lo tanto, no presenta el grosor
adicional de un adhesivo entre las bobinas planas. Las bobinas, las
zonas terminales y el soporte de chip se crean a partir del
revestimiento de cobre. Como se ha indicado, preferentemente, el
grosor de las espiras y la separación entre bobinas es el más
pequeño posible y éstas se agrupan en el perímetro externo del
sustrato para proporcionar en el interior del sustrato una gran área
libre de obstáculos.
El chip 50 se monta en el soporte de chip 46 con
un adhesivo adecuado. Existen diversos tipos de soportes y
conexiones de chip, incluida la soldadura de hilos (mostrada en la
figura 3 y descrita anteriormente) y el montaje de un chip invertido
(mostrado en la figura 9 y descrito más adelante). En la figura 3,
se ilustra una conexión de soldadura de hilos, en la que se emplean
soldaduras de hilos 66a a 66e para interconectar las zonas
terminales de chip con las zonas terminales de soldadura.
Preferentemente, se aplica una capa protectora
delgada (no mostrada) en la parte superior y la parte inferior de la
estructura antes de la colocación del chip. En esta capa protectora,
se deja un orificio o parte rebajada para que el soporte de chip,
las zonas terminales de soldadura y las zonas terminales de
programación no queden cubiertos por la capa protectora antes de
colocar y conectar el chip. A continuación, una vez que el chip ha
sido fijado por adherencia y conectado eléctricamente a las zonas
terminales de soldadura, se aplica un encapsulado epoxídico (no
mostrado) encima del chip, las soldaduras de hilos y las zonas
terminales de soldadura para proporcionar protección y
endurecimiento al chip y sus soldaduras de hilos. Preferentemente,
para que el grosor total del transpondedor resultante se mantenga
tan pequeño como sea posible, se lleva a cabo el lapeado del chip
antes de colocarla en su sitio. Es decir, el chip se somete a
abrasión o a cualquier otro tratamiento para que su grosor de
fábrica del orden de 20 mils se reduzca a un grosor aproximado de
10 a 12 mils. Un chip con un grosor inferior al indicado puede
resultar demasiado frágil para soportar un manejo o uso
significativo.
A continuación, el chip se programa mediante el
contacto eléctrico directo de un aparato de programación (no
mostrado) con las zonas terminales de programación 14a a 14e
situadas junto a uno de los bordes del sustrato. En esta
programación, se graba y fija un número exclusivo u otro tipo de
identificación en la memoria del chip, que será leído en la
identificación tras la interrogación por una señal RF del excitador
de activación. Si se considera necesario o deseable, estas zonas
terminales de programación pueden recortarse, junto con partes
adecuadas del sustrato, una vez efectuada la programación, para
reducir el tamaño global de la estructura e impedir la alteración
por ESD (descarga electrostática) del chip. Antes de la
programación, las láminas protectoras externas 58, 60 todavía no se
han aplicado. Después de la programación, las dos capas protectoras
externas 58, 60 se aplican al sustrato con las bobinas, chip y zonas
terminales, y se empujan una contra otra, a una temperatura
suficientemente alta para provocar el ablandamiento y la mezcla del
material de las dos capas protectoras externas 58, 60, adhiriéndose
una a la otra de forma segura y continua alrededor de los bordes
externos de las capas protectoras y también en la parte central de
las mismas, a través de la ranura 20 del sustrato 10. Naturalmente,
las dos capas externas 58 y 60 también se unen entre sí a través de
la parte rebajada 18 del sustrato, permitiendo que las ranuras
concordantes entre sí 61a y 61b atraviesen el producto acabado y
permitan la introducción de una correa de sujeción o similar.
La figura 4 muestra un diagrama eléctrico
esquemático del transpondedor de las figuras 1 a 3, que ilustra las
dos bobinas enrolladas en serie 26, 31 conectadas entre sí por medio
de la vía de paso 22 y conectadas por sus extremos opuestos con las
zonas terminales de contacto del chip 50, a través de la zona
terminal de soldadura 12b para la bobina 26 y a través de la vía de
paso 24 y la zona terminal de soldadura 12d para la bobina 31. Las
cinco zonas terminales de programación 14a a 14e se conectan con las
zonas terminales de soldadura 12a a 12e que están conectadas
mediante soldaduras de hilos a las zonas terminales de contacto del
chip, como se ha indicado anteriormente. En una disposición
particular, se utilizan las zonas terminales de programación 14b y
14a para aplicar CA negativa y positiva, respectivamente. La zona
terminal 14a se utiliza para toma de tierra de tensión de
programación, la zona terminal 14c, para la tensión de programación
y la zona terminal 14e, para una conexión CC negativa. El contacto
de la zona terminal de chip no conectado puede emplearse para
finalidades de comprobación.
Asimismo, en la figura 4 se muestra (en líneas
punteadas) un condensador 52 que puede conectarse por medio de
alambres de contacto 54, 56, a través de los extremos de las bobinas
de antena conectadas en serie 26, 31, para proporcionar capacitancia
adicional cuando sea necesario. Como se ha indicado anteriormente,
el condensador 52 puede adoptar la forma de un condensador de chip o
de un condensador de película 15 (véase la figura 3) montado sobre
el sustrato junto al soporte de chip. Como alternativa, puede
proporcionarse capacitancia adicional utilizando condensadores de
placas paralelas montados de la forma ilustrada en la figura 5 y
descrita a continuación.
En la figura 5, se ilustra una forma modificada
de tarjeta de transpondedor de identificación que incluye una
segunda ranura de correa de sujeción y un par de condensadores de
placas paralelas. La figura 5 ilustra sólo el sustrato y los
componentes montados en una de sus caras. En la figura 5, se omiten
las láminas protectoras externas, las capas protectoras internas y
la bobina del anverso, todos los cuales son iguales a los
correspondientes elementos del transpondedor de las figuras 1 a 3.
Los componentes del transpondedor de la figura 5 que son iguales a
los correspondientes elementos del transpondedor de las figuras 1 a
3 se designan por los mismos números de referencia sumados a 300 y,
de ese modo, por ejemplo, el sustrato 310 de la figura 5 corresponde
al sustrato 10 de las figuras 1 a 3. El sustrato 310, que puede ser
sustancialmente idéntico (excepto por ligeros cambios en la
configuración) al sustrato delgado 10, presenta una ranura interna
320 y una vía de paso 322 que está conectada a un extremo de la
bobina de antena de la cara más próxima 326. Asimismo, encima del
sustrato se halla un soporte de chip 346, una pluralidad de zonas
terminales de soldadura 312 y una pluralidad de zonas terminales de
programación 314 interconectadas mediante un grupo de alambres de
contacto 370. Los diversos componentes eléctricos, incluida una
bobina del anverso (no mostrada en la figura 5), se conectan de la
misma forma descrita en relación con la tarjeta de transpondedor
mostrada en las figuras 1 a 4. El sustrato se rebaja, como en 308,
para permitir la fabricación de una primera ranura de correa de
sujeción 361 (mostrada en línea punteada en la figura 5) que se
formará en las láminas protectoras externas (no mostradas en la
figura 5). A lo largo del lado largo de la tarjeta, se crea una
segunda parte rebajada 319 que permite la formación de una segunda
ranura de correa de sujeción 363 en las láminas protectoras externas
(no mostradas en la figura 5). La provisión del par de ranuras
proporciona flexibilidad de uso al usuario de la tarjeta.
En las áreas 330 y 332 de ambas caras de la parte
rebajada del borde largo 319, se forman las placas del condensador
de cobre sustancialmente rectangulares 334, 336 que se
electrodepositan sobre el sustrato 310 junto con otros elementos del
circuito. Al mismo tiempo, se forman las correspondientes mitades
apareadas y alineadas de las placas del condensador 334, 336 en el
anverso del sustrato, de tal forma que la placa 334, junto con su
mitad apareada del anverso, y también la placa 336, junto con su
mitad apareada en el anverso, forman un condensador de placas
paralelas independiente cada una, separados sólo por el pequeño
grosor del sustrato delgado 310. Estos condensadores también pueden
conectarse en serie o en paralelo a lo ancho de la bobina de la
antena, según se desee, proporcionando de ese modo capacitancia
adicional si se considera que la autocapacitancia de la bobina es
insuficiente. Las bobinas de antena mostradas en la figura 5 abarcan
el área del sustrato que se extiende aproximadamente hasta el borde
derecho e inferior del sustrato (mostrado en la figura 5) y
aproximadamente hasta los bordes internos de las áreas rebajadas
315, 319 de la izquierda y la parte superior, delimitando fielmente
la ranura interna 320.
El transpondedor ilustrado en las figuras 1 a 4 y
descrito anteriormente está especialmente diseñado para su
utilización como tarjeta de identificación personal y debe colocarse
cerca, aunque no en contacto, con un excitador para transmitir a
éste información que identifica la tarjeta de identificación
concreta y el titular de la misma. Otra de las numerosas
aplicaciones de los transpondedores de este tipo es su utilización
como etiqueta de lavandería para la identificación de prendas de
vestir concretas. Dicho transpondedor de etiqueta de lavandería,
ilustrado en las figuras 6 y 7, incluye un sustrato 90 del mismo
grosor y material que el sustrato de la forma de realización
anterior, pero es más pequeño y tiene una forma estrecha
relativamente larga que puede unirse con más facilidad a una prenda
de vestir. En un ejemplo de disposición de transpondedor de etiqueta
de lavandería, el sustrato, que puede estar constituido por una
lámina sin adherencia (cobre en cada cara de un sustrato de
poliamida de 1 mil) o una poliamida o un poliéster de 1 mil de
grosor, tiene una longitud aproximada de 3,6 pulgadas y una anchura
de 1 pulgada. Encima del sustrato, existe una bobina de antena 95
(fabricada, por ejemplo, mediante grabado químico del revestimiento
de cobre) que abarca el área indicada mediante la línea punteada 94
de la figura 6. Una bobina de antena similar (mostrada en la figura
6) se enrolla en la otra cara del sustrato y, exactamente como en
las formas de realización descritas, las dos bobinas presentan
partes terminales internas conectadas a través de una vía de paso
(por ejemplo, la vía de paso 96) que atraviesa el sustrato, y tienen
las espiras alineadas con precisión y en correspondencia mutua en
las caras opuestas del sustrato para proporcionar una mayor
inductancia y capacitancia mutua. Como se ha descrito anteriormente
en relación con otras formas de realización, ambas bobinas se
enrollan en la misma dirección observada desde la cara más próxima.
El sustrato presenta una pluralidad de zonas terminales de soldadura
98a a 98e en un área situada junto a uno de los bordes largos 100
del sustrato y separada interiormente por una distancia
significativa de uno de los bordes cortos 102 del sustrato. Una
parte importante del área del sustrato adyacente al borde corto 102
está ocupada por una pluralidad de zonas terminales de programación
102a a 102e, cada una de las cuales presenta un borde externo que se
prolonga a lo largo del borde 102 del sustrato, por razones que se
describirán más adelante. Hacia el interior de las zonas terminales
de soldadura, existe un soporte de chip 106 en el que se coloca un
chip 108 que tiene una pluralidad de zonas terminales de chip 110a a
110e que se conectan mediante soldaduras de hilos 112a a 112e a las
respectivas zonas terminales de soldadura. Un grupo de alambres de
contacto 114a a 114e interconecta las zonas terminales de soldadura
con las caras internas de las zonas terminales de programación. Una
segunda vía de paso 120 atraviesa el sustrato para la conexión con
uno de los extremos de la bobina de antena (no mostrada) que se
enrolla en el anverso del sustrato. Una parte terminal 122 de la
bobina de la cara más próxima 95 se conecta a la zona terminal de
soldadura 98e, y el extremo interno de la bobina 95 se conecta a la
vía de paso 96 y, por medio de dicha vía de paso, se conecta al
extremo interno de la correspondiente bobina del anverso del
sustrato.
La segunda vía de paso 120 atraviesa el sustrato
por un punto conectado al alambre de contacto 114b que interconecta
la zona terminal de soldadura 98b con la zona terminal de
programación 102b. Las zonas terminales de programación por lo
general son más largas en la dirección de la longitud de la etiqueta
de lavandería y más cortas en la dirección del borde corto del
sustrato, para permitir una separación más estrecha de las zonas
terminales de programación en esta dirección transversal.
El procedimiento de fabricación de la etiqueta de
lavandería descrita, por lo general, es el mismo procedimiento de
fabricación descrito en relación con la tarjeta de identificación
personal de las figuras 1 a 3. Las bobinas de antena de ambas caras,
el soporte de chip, las zonas terminales de soldadura, las zonas
terminales de programación y todos los alambres de interconexión se
forman preferentemente mediante procedimientos aditivos en la cara
del sustrato mostrada en la figura 3. En la misma etapa de
procesamiento, se crea la bobina de antena del anverso. Las dos vías
de paso, perforadas de antemano, son sometidas a deposición
conductora en esta misma etapa. A continuación, las bobinas de ambas
caras se recubren con una capa fina 131 de un material dieléctrico
protector, que puede ser un agente de grabado enmascarador
convencional aplicado en forma líquida. Como alternativa, se adhiere
una capa de Kapton de un grosor aproximado de 1 mil al sustrato y
las bobinas con un adhesivo adecuado. La capa protectora de Kapton u
otro enmascarador líquido se distribuye para abarcar todo el anverso
del sustrato, incluidas las bobinas y las vías de paso. No obstante,
en la cara más próxima, el Kapton recubre sólo el borde interno de
las zonas terminales de programación, es decir, la parte del borde
interno situada a la derecha de la línea indicada por 130 en la
figura 7, y también recubre los diversos alambres de contacto 114,
pero no recubre el soporte de chip ni las zonas terminales de
soldadura de la cara más próxima. El revestimiento de Kapton, en
consecuencia, deja al descubierto un tramo de aproximadamente 0,21
pulgadas de las partes externas de cada una de las zonas terminales
de programación (en la dirección de la longitud de la etiqueta de
lavandería alargada). En un ejemplo particular, las zonas terminales
de programación tienen una longitud de aproximadamente 0,230
pulgadas y una anchura de 0,130 pulgadas y están separadas unas de
otras por una distancia de 0,030 pulgadas. Por lo tanto, el
revestimiento de Kapton u otro material protector recubre sólo una
parte de 0,02 pulgadas de los extremos internos de las zonas
terminales de programación. Las zonas terminales de soldadura y las
zonas terminales de programación pueden ser sometidas a
electrodeposición rápida con una capa delgada de níquel y oro para
la soldadura de hilos y la estabilidad ambiental, respectivamente. A
continuación, el chip 108 se coloca y adhiere al soporte de chip
106, y se crean diversas soldaduras de hilos que conectan las zonas
terminales del chip con las zonas terminales de soldadura. Una vez
finalizada la soldadura de hilos de las zonas terminales del chip,
se utiliza un material epoxídico adecuado para sellar toda el área
que rodea el chip y que incluye las zonas terminales de soldadura y
las soldaduras de hilos. Preferentemente, la altura del material
epoxídico y la altura de las soldaduras de hilos se reducen al
mínimo para obtener un producto acabado con un grosor mínimo.
Una vez finalizadas las etapas del procedimiento
anterior (que dejan al descubierto partes importantes de las zonas
terminales de programación), las zonas terminales de programación de
la etiqueta de lavandería 102a a 102e se conectan a circuitos de
programación adecuados para programar el chip con la información de
identificación deseada, que puede ser simplemente un número de
identificación concreto. Después de efectuar esta programación,
ambas caras de todo el extremo del sustrato, incluidos los extremos
externos de las zonas terminales de programación hasta la línea 130,
se recortan. Por lo tanto, la longitud de la etiqueta de lavandería
se reduce para facilitar el manejo y las partes expuestas de las
zonas terminales de programación se eliminan.
La etiqueta de lavandería programada, ambas caras
de la cual están recubiertas por completo de una capa protectora
delgada 131, presenta ahora un adhesivo termosoldable pegado a una
de las caras (el anverso mostrado en los dibujos) y toda la etiqueta
se adhiere por soldadura térmica a una prenda que podrá se
identificada mediante dicha etiqueta. Por último, se coloca una tira
de tela 133 de un tamaño ligeramente superior al de la etiqueta que
cubre por completo la etiqueta y se adhiere térmicamente a ésta por
la periferia. Cuando se utilizan etiquetas de tela de lavandería en
la identificación de prendas de ropa individuales, preferentemente
en establecimientos preparados para procesar y llevar a cabo el
control y la identificación de los números de dichas prendas, las
etiquetas de tela se adhieren por soldadura térmica a las prendas,
mediante la tira de tela final 133.
Como se muestra en la sección transversal de la
figura 8, la etiqueta de lavandería con sus diversas capas, sustrato
100, bobinas 94 y 97, capa protectora dieléctrica externa 131, capa
protectora dieléctrica interna 135 y capa adhesiva interna
termosoldable 137 se adhiere en primer lugar a una prenda 141 y,
después, se cubre con la tira de tela 133 que se adhiere a la prenda
por la periferia de la etiqueta.
Como se ha indicado anteriormente, el
rendimiento, y en particular el rango, puede mejorarse agrupando
todas las espiras de ambas bobinas en áreas perimétricas estrechas a
lo largo de las partes del borde externo del sustrato, dejando de
ese modo una área interna relativamente grande confinada por
completo dentro de las bobinas libre de espiras de bobinas. Dicha
disposición de transpondedor se muestra de forma esquemática en la
figura 9 e incluye un sustrato 160 que presenta partes rebajadas
162, 164 a lo largo de uno de los bordes largos y uno de los bordes
cortos para aceptar una u otra de las ranuras de la correa de
sujeción fabricadas en las capas laminadas protectoras de PVC del
transpondedor (no mostradas). Una bobina de antena 166 (y la
correspondiente bobina del anverso, no mostrada) presenta las
espiras agrupadas en una área estrecha alrededor del borde del
sustrato, indicada mediante las líneas 168, 169 que representan los
límites externo e interno de la bobina. Las zonas terminales de
soldadura 170, el soporte de chip 172 y las zonas terminales de
programación 174 se crean en el sustrato de la forma descrita
anteriormente. En el área central desocupada 176 de la bobina,
existe una ranura 175 que permite la adhesión mutua con las dos
láminas de PVC protectoras externas (no mostradas). En esta área,
pueden colocarse condensadores de placas paralelas (no mostrados en
la figura 9) para obtener resonancia, cuando las autocapacitancia de
las bobinas no es suficiente. Esta disposición se aproxima más, en
cuanto a rendimiento, a una bobina de aire y utiliza preferentemente
espiras de bobina que tienen una anchura de uno o dos mils y una
distancia entre espiras de uno a dos mils.
En una disposición como la mostrada en las
figuras 1 a 3 ó 6 y 7, el chip puede ser un chip preprogramado, en
el que se ha programado un número de identificación particular
durante la fabricación. En consecuencia, con la utilización de este
tipo de chip no es necesario que el transpondedor presente ninguna
zona terminal de programación. Dicho chip preprogramado, utilizado
en un transpondedor sin zonas terminales de programación, puede
utilizarse en diversos tipos de disposiciones, incluida la
utilización como etiqueta de lavandería. En un sistema de
lavandería, sólo es necesario que los diferentes transpondedores o
etiquetas tengan números exclusivos individuales u otras señales
identificadoras, y tal vez no sea necesario ni deseable que el
personal de la lavandería pueda seleccionar números de
identificación individuales para programarlos en las etiquetas
particulares.
Por otra parte, con frecuencia es deseable para
una empresa u organismo concreto que utiliza tarjetas de
identificación para sus empleados insertar en el chip del
transpondedor de identificación personal su propio sistema de
identificación. Dichos sistemas de identificación pueden incluir,
aparte del número de identificación de un empleado particular, un
número de instalación, edificio o sala o un grupo de números de
salas, el acceso a los cuales puede ser controlado de forma
particular por el transpondedor, para permitir sólo el acceso de los
transpondedores que posean un número de sala o instalación
particular.
Los soportes de chip, hechos a partir de una
lámina metálica (por ejemplo, de cobre) y que tienen por lo general
una forma rectangular u otra configuración, endurecen de forma
deseable la parte del sustrato tan flexible y tan delgada en la que
se coloca el chip. El soporte de chip proporciona estabilidad física
y endurecimiento al área que incluye el chip y las zonas terminales
de soldadura. Por lo tanto, gracias a dicho endurecimiento, se
produce una menor flexión de los diversos alambres de contacto en la
parte del circuito donde se efectúan las conexiones y una menor
flexión de la soldadura de hilos.
Dicha disposición endurecida, junto con el
montaje de un chip invertido, se ilustra en la vista explosionada
fragmentada y ampliada de la figura 10. La figura 7 ilustra sólo una
esquina de un sustrato con el soporte de chip y zonas terminales de
soldadura, pero no muestra las bobinas de antena ni el resto de la
estructura del transpondedor que, por otra parte, pueden ser
idénticos a los de los transpondedores descritos anteriormente. Como
se ilustra en la vista fragmentada de la figura 10, el sustrato 200,
que puede ser de poliamida o poliéster de un grosor muy reducido,
por ejemplo, 1 mil o similar, presenta un soporte de chip 202 fijado
a una de sus superficies en el área indicada mediante la línea
punteada 202a. El soporte de chip por lo general es rectangular y
presenta una parte rebajada o entrante 204 que se recorta para
incluir un par de zonas terminales de conexión de chip 208, 210,
mostradas en líneas punteadas, en la superficie inferior del chip
212. Las dos zonas terminales del chip se colocan cerca una de otra
en una esquina del chip. En un área del sustrato que se halla dentro
de la parte recortada o rebajada 204 del soporte del chip, pero
situada muy cerca de éste, se colocan un par de zonas terminales de
soldadura del chip 216, 220. La zona terminal de soldadura de chip
216 está conectada mediante un alambre de contacto 222 a una vía de
paso 224 que atraviesa el sustrato para la conexión con un extremo
de la bobina de antena (no mostrada) situada en el anverso del
sustrato 200. Un alambre de contacto 226 conecta la zona terminal de
soldadura del chip 220 con un extremo de la bobina de antena (no
mostrada) situada en la cara más próxima del sustrato. Existe una
tercera zona terminal de apoyo o un pie de apoyo 230 del chip
situado directamente sobre el soporte de chip 202a para proporcionar
un tercer pie de apoyo estabilizador para el montaje del chip
invertido 212. La zona terminal de apoyo del chip 230 no lleva a
cabo ninguna función eléctrica, sino que su única finalidad es la
estabilización física del montaje del chip. El tercer apoyo ayuda a
nivelar el chip y asegurar que exista un espacio entre el chip y el
soporte del chip para la aplicación del material epoxídico de
adhesión del chip.
Como se ha indicado anteriormente, el soporte
metálico del chip 202 proporciona endurecimiento a una parte del
sustrato fino y flexible. En la disposición descrita, puede
aumentarse este endurecimiento aplicando una segunda lámina metálica
endurecedora 234 que tenga sustancialmente las mismas dimensiones
que el soporte de chip de la cara más próxima 202, pero que carezca
de parte rebajada. La lámina endurecedora del anverso 234 está
situada y adherida de forma segura al anverso del sustrato, en
alineación y correspondencia con la lámina endurecedora del soporte
de chip 234. El chip se monta invertido sobre el soporte 202, con
los contactos de chip 208, 210 directamente acoplados a las zonas
terminales de soldadura del chip 216, 220 del sustrato. Para
proporcionar al chip un apoyo físico de tres puntos, la zona
terminal de apoyo del chip 230 se coloca encima del soporte del chip
202 para entrar en contacto con la cara inferior del chip que está
separado de las dos zonas terminales de contacto del chip. El área
entre las zonas terminales de soldadura del chip y la zona terminal
de apoyo del chip 230 puede tener una altura que supera la del
sustrato en el orden de 1 a 2 mils, y el espacio entre el soporte de
chip 202 y el chip se rellena con un material epoxídico endurecedor
no conductor de electricidad adecuado que estabiliza el chip dentro
del soporte y la adhiere de forma segura al mismo.
En la disposición ilustrada en la figura 10, el
soporte de chip endurecedor 202, el endurecedor 234, las zonas
terminales del chip 216, 220 y el pie de apoyo del chip 230, junto
con los alambres de contacto 222, 226 y las dos bobinas de antena
situadas en caras opuestas del sustrato (no mostrado) se fabrican
mediante procedimientos adecuados, preferentemente aditivos, como
los descritos anteriormente. Otra vez, las bobinas de antena, pero
no las zonas terminales de soldadura del chip, pueden recubrirse con
una capa delgada de un dieléctrico líquido o Kapton, y todo el
anverso, incluido el endurecedor 234, puede también revestirse del
mismo modo. Una vez que se ha colocado el chip sobre el sustrato, el
chip y las zonas situadas justo al lado de ésta se encapsulan con un
material epoxídico no conductor de electricidad adecuado. A
continuación, el conjunto completo puede recubrirse con un par de
capas protectoras de polivinilcloruro, como en la tarjeta de
identificación personal descrita anteriormente, o puede cubrirse con
un trozo de tela, como se ha descrito en relación con la utilización
como etiqueta de lavandería.
La disposición ilustrada en la figura 10
proporciona un endurecimiento muy mejorado en el área del soporte
del chip y en el área en el que se efectúan las conexiones entre las
bobinas de antena y las zonas terminales de soldadura.
Se han descrito diversas configuraciones y
procedimientos diferentes para el montaje de transpondedores
perfeccionados, en los que la fabricación se simplifica y mejora
gracias a la estructura y configuración particular de los
transpondedores y el rendimiento del transpondedor se mejora
mediante configuraciones que permiten un apretado agrupamiento de
líneas y espacios de bobinas de antenas muy estrechos y el
agrupamiento de las espiras de las bobinas de antena en áreas
perimétricas estrechas del sustrato. El sustrato está hecho de un
material muy delgado para permitir que las dos bobinas situadas en
sus caras opuestas estén situadas muy cerca entre sí, y las dos
bobinas están en alineación y correspondencia mutua para mejorar la
inductancia y la capacitancia.
Claims (27)
1. Procedimiento para la fabricación de un
transpondedor de identificación de radio-frecuencia
que comprende las etapas siguientes:
formación de un sustrato dieléctrico delgado (10,
200, 90, 310 y 160) a partir de una lámina de material flexible, que
tiene un grosor no superior a alrededor de veinticinco micras y que
tiene una primera y una segunda cara;
formación de un soporte de chip (46, 106, 202,
346 y 172) que incluye una lámina de material endurecedor
superpuesta a dicha primera cara;
formación de una pluralidad de zonas terminales
de soldadura (12a a 12e, 98a a 98e, 216, 220, 170 y 312) en dicha
primera capa adyacente a dicho soporte de chip;
formación de una primera bobina de antena plana
de múltiples espiras (26, 326, 95 y 94) en dicha primera cara, que
tiene un primer extremo en la parte interna de dicho sustrato y
tiene un segundo extremo en una de dichas zonas terminales de
soldadura;
formación de una primera vía de paso (22, 322 y
96) que atraviesa dicho sustrato y se conecta a dicho primer extremo
de dicha primera cara de dicho sustrato;
formación de una segunda vía de paso (24 y 120)
que atraviesa dicho sustrato junto a una de dichas zonas terminales
de soldadura;
formación de una segunda bobina de antena de
múltiples espiras (31, 97) en dicha segunda cara de dicho sustrato,
que tiene un primer extremo en la parte interna de dicho sustrato
conectado a dicha primera vía de paso, y tiene un segundo extremo
conectado a dicha segunda vía de paso de dicha segunda cara de dicho
sustrato;
conexión de dicha segunda vía de paso de dicha
primera cara del sustrato a una de dichas zonas terminales de
soldadura;
colocación de un chip (50, 105 y 212) en dicho
soporte de chip de dicho sustrato; y
conexión eléctrica de dicho chip con dichas zonas
terminales de soldadura.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que
incluye las etapas de formación de una pluralidad de zonas
terminales de programación (14a a 14e, 314, 102a a 102e y 174) en
dicha primera cara, y formación de una pluralidad de alambres de
contacto de programación (70a a 70e, 370 y 114a a 114e) en dicha
primera cara, que interconectan dichas zonas terminales de
programación con dichas zonas terminales de soldadura (12a a 12e,
98a a 98e, 216, 220, 170 y 312).
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que dicha etapa de formación de dicha segunda vía de paso (24,
120) incluye la formación de dicha segunda vía de paso en una
posición de dicho sustrato que se conecta con un alambre de contacto
(40, 122) entre una de dichas zonas terminales de soldadura y una de
las zonas terminales de chip de la pluralidad existente (12a a 12e,
98a a 98e, 216, 220, 170 y 312) en dicho chip.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el
que dicha etapa de formación de dicho soporte de chip (46, 106, 202,
346 y 172) comprende la formación de dicha lámina (46, 202, 234) de
material endurecedor como una lámina metálica (202) que presenta un
entrante (204), comprendiendo dicha etapa de formación de una
pluralidad de zonas terminales de soldadura (12a a 12e, 98a a 98e,
216, 220, 170, 312) la formación de dichas zonas terminales de
soldadura según un diseño particular dentro de dicho entrante de la
lámina metálica (204), comprendiendo dicha etapa de colocación del
chip las etapas de provisión de un chip que presenta dichas zonas
terminales de chip (208, 210) junto a una esquina de la misma
dispuestas en un diseño que coincide con el diseño de dichas zonas
terminales de soldadura, y de colocación de dicho chip (50, 108,
212) en dicho soporte de chip con dichas zonas terminales de chip en
contacto eléctrico con dichas zonas terminales de soldadura.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, que
incluye la etapa de formación de una zona terminal de apoyo del chip
(230) en dicho soporte de chip (202) para sostener, nivelar y
estabilizar dicho chip (212).
6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicha etapa de formación de una primera y una segunda bobina de
antena (26, 326, 94, 95, 31, 97) incluye la formación de las espiras
de dichas bobinas enrollando en direcciones equivalentes, observadas
desde una de las caras de dicho sustrato, y la formación de dichas
bobinas, en las que las espiras de dicha primera bobina están en
alineación y correspondencia directa con las espiras de dicha
segunda bobina.
7. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicha etapa de formación de una primera y una segunda bobina
(26, 326, 94, 95, 31, 97) incluye la etapa de formación de las
espiras de dicha primera y segunda bobina en un área perimétrica que
delimita partes internas de dicho sustrato delgado, dejando de ese
modo una parte de dicho sustrato en dicha primera y dicha segunda
cara libre de dichas espiras de antena y proporcionando un área
central libre de espiras de bobina.
8. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicha etapa de formación de dicho sustrato dieléctrico delgado
(10, 200, 90, 310, 160) comprende la formación de dicho sustrato
como una pieza de configuración generalmente rectangular, que tiene
un par de bordes cortos opuestos y un par de bordes largos opuestos,
e incluye la etapa de formación de dicho soporte de chip (46, 106,
202, 346, 174) y dichas zonas terminales de soldadura (12a a 12e,
98a a 98e, 216, 220, 170, 312) en una esquina de dicho sustrato
junto a un primero de dichos bordes cortos, formación de zonas
terminales de programación (14a a 14e, 314, 102a a 102e, 174) en
dicha primera cara en una esquina opuesta a dicho primer borde corto
y colocación de dicho soporte de chip y dichas zonas terminales de
soldadura junto a uno de dichos bordes largos separados hacia el
interior de dicho primer borde corto, incluyendo dicha etapa de
formación de zonas terminales de programación la etapa de colocación
de dichas zonas terminales de programación más cerca de dicho primer
borde corto que dicho soporte de chip y dichas zonas terminales de
soldadura y de empleo de dichas zonas terminales de programación
para programar dich chip (50, 108, 212) e incluyendo, además, la
etapa de eliminación de una parte terminal de dicho sustrato que se
extiende a lo largo de dicho primer borde corto mencionado,
incluyendo dicha etapa de eliminación de una parte terminal de dicho
sustrato la etapa de eliminar por lo menos las partes externas de
dichas zonas terminales de programación.
9. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que dicha lámina de material endurecedor es una
primera lámina endurecedora metalizada (202), que incluye la etapa de formación de una segunda lámina endurecedora metalizada (234) en la segunda cara de dicho sustrato, en alineación con dicha primera lámina endurecedora metalizada (202).
primera lámina endurecedora metalizada (202), que incluye la etapa de formación de una segunda lámina endurecedora metalizada (234) en la segunda cara de dicho sustrato, en alineación con dicha primera lámina endurecedora metalizada (202).
10. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el que dicho soporte de chip (46, 202) presenta un entrante (204) y
en el que dichas zonas terminales de soldadura (12a a 12e, 98a a
98e, 216, 220, 170, 312) están situadas dentro de dicho entrante del
soporte, y que incluye la etapa de colocación de dicho chip (50,
108, 212) conectando dichas zonas terminales de chip (205, 210)
directamente con dichas zonas terminales de soldadura, disponiéndose
dichas zonas terminales de soldadura en una configuración que
coincide con la configuración de dichas zonas terminales de
chip.
11. Procedimiento según la reivindicación 1, que
incluye las etapas de fijación de una primera capa protectora (58) a
dicha segunda cara de dicho sustrato encima de dicha segunda bobina
de antena (31, 97) y de aplicación de una segunda capa dieléctrica
protectora (60) a dicha primera capa de dicho sustrato, que cubre y
protege dicha primera bobina de antena (26, 326, 95, 94), dicho chip
(50, 105, 212) y dichas zonas terminales de soldadura (12a a 12e,
98a a 98e, 216, 220, 170, 312).
12. Procedimiento según la reivindicación 11, que
incluye la etapa de formación de una ranura (20, 175) en la parte
interna de dicho sustrato, y en el que dicha etapa de fijación de
dicha primera capa protectora (58) y de aplicación de dicha segunda
capa protectora (60) comprende la adhesión mutua de dicha primera y
dicha segunda capa alrededor de la periferia de dicho sustrato y a
través de dicha ranura.
13. Procedimiento según la reivindicación 11, en
el que dicha etapa de formación de dicho soporte de chip (46, 106,
202, 346, 172) comprende la colocación de dicho soporte de chip en
una primera esquina de dicho sustrato dieléctrico, incluyendo dicha
etapa de formación de una primera y una segunda capa protectora (58,
60) la etapa de formación de una primera y una segunda aberturas de
unión en correspondientes partes terminales de dichas capas, y de
fijación de dichas capas con dichas aberturas de unión (61a, 61b) en
alineación mutua.
14. Procedimiento según la reivindicación 8 que
incluye la etapa de formación de una capa de dieléctrico protectora
sobre dicha primera y dicha segunda caras de dicho sustrato (10,
200, 90, 310, 160) y sobre dichas bobinas de antena (26, 326, 94,
95, 31, 97).
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en
el que dicha etapa de aplicación de dicha capa de dieléctrico
protectora incluye la aplicación de dicha capa protectora que cubre
sólo las partes internas de dichas zonas terminales de programación
(14a a 14e, 314, 102a a 102e, 174) a dichas zonas terminales de
soldadura (12a a 12e, 98a a 98e, 216, 220, 170, 312), comprendiendo
dicha etapa de conexión eléctrica entre dichas zonas terminales de
programación y dichas zonas terminales de soldadura la conexión de
las caras internas de dichas zonas terminales de programación, y
comprendiendo dicha etapa de eliminación de la parte externa de
dicho sustrato la etapa de eliminación de las partes externas de
dichas zonas terminales de programación que no están recubiertas por
dicha capa protectora, de tal modo que el resto de partes de dichas
zonas terminales de programación estarán recubiertas por dicha capa
protectora.
16. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia, que comprende:
un sustrato dieléctrico delgado (10, 200, 90,
310, 160) formado a partir de una lámina de material flexible, que
tiene un grosor no superior a veinticinco micras, aproximadamente, y
que tiene una primera y una segunda cara, incluyendo dicha primera
cara un soporte de chip (46, 106, 202, 346, 172) y una pluralidad de
zonas terminales de soldadura (12a a 12e, 98a a 98e, 216, 220, 170,
312) situadas junto a dicho soporte de chip, en el que dicho soporte
de chip (46, 106, 202, 346, 172) incluye una lámina de material
endurecedor superpuesta a por lo menos una de las caras de dicho
sustrato;
una primera bobina de antena plana de múltiples
espiras (26, 326, 95, 94) en dicha primera cara, que presenta un
primer extremo en la parte interna de dicho sustrato y un segundo
extremo conectado a una de dichas zonas terminales de soldadura;
una primera vía de paso (22, 322, 96) que
atraviesa dicho sustrato y está conectada a dicho primer extremo de
dicha primera cara de dicho sustrato;
una segunda vía de paso (24, 120) que atraviesa
dicho sustrato y se halla junto a una de dichas zonas terminales de
soldadura;
una segunda bobina de antena plana de múltiples
espiras (31, 97) en dicha segunda cara de dicho sustrato, que
presenta un primer extremo en la parte interna de dicho sustrato
conectado a dicha primera vía de paso, y que tiene un segundo
extremo conectado a dicha segunda vía de paso de dicha segunda cara
de dicho sustrato;
un alambre de contacto eléctrico (40, 222) que
conecta dicha segunda vía de paso de dicha primera cara del sustrato
a una de dichas zonas terminales de soldadura; y
un chip (50, 108, 212) colocado en dicho soporte
de chip y conectado eléctricamente con dichas zonas terminales de
soldadura.
17. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 16, en el
que dicho material endurecedor (46, 202, 234) de dicho soporte de
chip es una lámina de metalización cuyo tamaño presenta una
correspondencia sustancial con dicho chip.
18. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 16, en el
que dichas bobinas de antena (26, 326, 94, 95, 31, 97) de dicha
primera y dicha segunda cara de dicho sustrato se enrollan en
direcciones equivalentes, observadas desde una de las caras de dicho
sustrato, y en el que por lo menos una parte principal de las
espiras de dicha primera bobina están en alineación y
correspondencia directa con las espiras de dicha segunda bobina.
19. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 16, en el
que las espiras de dicha primera y dicha segunda bobina (26, 326,
94, 95, 31, 97) están situadas en una área perimétrica que delimita
partes internas de dicho sustrato delgado, dejando de ese modo una
parte de dicho sustrato en dicha primera y dicha segunda cara libre
de dichas bobinas de antena y proporcionando un área central libre
de espiras de bobina.
20. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 16, en el
que dicha lámina (46, 202) de material endurecedor es una primera
lámina metálica delgada adherida a dicha primera cara en la zona de
dicha primera cara donde se coloca dicho chip, incluyendo además
dicho soporte de chip una segunda lámina metálica delgada (234)
adherida encima de una parte de dicha segunda cara en la zona de
dicho chip y dichas zonas terminales de soldadura de dicha primera
cara.
21. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 16, que
además comprende una primera capa protectora (58) fijada a dicha
segunda cara de dicho sustrato encima de dicha segunda bobina de
antena (31, 97) y una segunda capa dieléctrica protectora (60)
fijada a dicha primera cara de dicho sustrato, que cubre y protege
dicha primera bobina de antena (26, 326, 95, 94) y dicho chip (50,
108, 212) y zonas terminales de soldadura (12a a 12e, 98a a 98e,
216, 220, 170, 312).
22. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 21, en el
que dicho sustrato tiene una abertura (20, 175) en su parte interna,
hallándose dicha primera y dicha segunda bobina de antena (26, 326,
94, 95, 31, 97) alejadas de dicha abertura y estando dicha primera y
dicha segunda capa protectora (58, 60) adheridas entre sí por los
bordes periféricos y a través de dicha abertura.
23. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 21, que
incluye una pluralidad de zonas terminales de programación (14a a
14e, 314, 102a a 102e, 174) situadas en dicha primera cara de dicho
sustrato, una pluralidad de alambres de contacto de programación
(70a a 70e, 370, 114a a 114e) en dicha primera cara, que
interconectan dichas zonas terminales de programación con dichas
zonas terminales de soldadura (12a a 12e, 98a a 98e, 216, 220, 170,
312), recubriendo y protegiendo dicha segunda capa dieléctrica
protectora (60) dichas zonas terminales de programación.
24. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 23, en el
que dicho soporte de chip (46, 106, 202, 346, 172) está situado en
una primera esquina de dicho sustrato dieléctrico, y dichas zonas
terminales de programación (14a a 14e, 314, 102a a 102e, 174) están
situadas en una segunda esquina de dicho sustrato, presentando dicho
sustrato una parte rebajada entre dicho soporte de chip y dichas
zonas terminales de programación, incluyendo dicha primera y dicha
segunda capa protectora (58, 160) aberturas de unión mutuamente
alineadas (61a, 61b), alineadas entre sí y con dicha parte rebajada
de dicho sustrato.
25. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 24, en el
que dicha lámina de material endurecedor (46, 202) está situada en
dicha primera cara.
26. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 16, que
además comprende una capa dieléctrica protectora encima de dicha
primera y dicha segunda cara de dicho sustrato y encima de dicha
primera y dicha segunda bobina de antena, estando abierta dicha capa
protectora en dicho soporte de chip (46, 106, 202, 346, 172) y en
dichas zonas terminales de soldadura (12a a 12e, 98a a 98e, 216,
220, 170, 312), no quedando recubiertos de esta forma dicho soporte
de chip y dichas zonas terminales de soldadura por dicha capa
protectora.
27. Transpondedor de identificación de
radio-frecuencia según la reivindicación 26, que
incluye una capa de adhesivo termosoldable fijada a dicha capa
dieléctrica protectora de dicha segunda cara, configurada y
destinada a adherir el transpondedor a una prenda de vestir, y una
tira de tela que recubre dicho sustrato y capa dieléctrica
protectora de dicha primera cara, configurada y destinada a adherir
todavía en mayor medida dicho transpondedor a dicha prenda de
vestir.
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