ES2323858T3 - Procedimiento de conexion de un chip a una antena de un dispositivo de identificacion por radiofrecuencia del tipo tarjeta con chip sin contacto. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de conexión de un chip (10) sobre una antena de un dispositivo de identificación por radiofrecuencia del tipo tarjeta con chip sin contacto que comprende un chip y una antena dispuestos sobre un soporte (16) de material deformable no elástico, comprendiendo dicha antena unos bornes de conexión (18) también deformables y no elásticos y siendo obtenida por impresión de una tinta conductora sobre dicho soporte, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes: - posicionar el chip (10) provisto de bornes de conexión (12) de material no deformable sobre dicho soporte de manera que dichos bornes de conexión del chip estén frente a los bornes de conexión (18) de la antena, y - ejercer una presión sobre dicho chip de manera que dichos bornes de conexión deformen dicho soporte y dichos bornes de conexión de la antena bajo el efecto de la presión, conservando dicho soporte y dichos bornes de conexión de la antena su deformación después de que se deje ejercer la presión, permitiendo así obtener una superficie de contacto máxima entre los bornes de conexión del chip y los bornes de la antena.
Description
Procedimiento de conexión de un chip a una
antena de un dispositivo de identificación por radiofrecuencia del
tipo tarjeta con un chip sin contacto.
La presente invención se refiere al campo que
tiene relación con la identificación por radiofrecuencia (RFID) en
particular utilizando unas tarjetas con chip y más particularmente a
un procedimiento de conexión de un chip sobre la antena de un
dispositivo RFID del tipo tarjeta sin contacto.
Los dispositivos RFID que incluyen las tarjetas
con chip sin contacto, los tiques sin contacto, las etiquetas
inteligentes, han resultado actualmente inedulibles. Además su
utilización como tarjetas de crédito, han resultado unas
herramientas indispensables en numerosos campos. Este desarrollo se
explica en particular por el hecho de que, además de la utilización
clásica de la tarjeta por contacto con su lector asociado, tal como
la tarjeta bancaria o la tarjeta de teléfono, las tarjetas pueden
ser utilizadas desde ahora sin ningún contacto físico con el
lector.
En efecto, el intercambio de informaciones entre
una tarjeta sin contacto o híbrida contacto-sin
contacto y el dispositivo de lectura asociado se efectúa por
acoplamiento electromagnético a distancia entre una antena alojada
en la tarjeta sin contacto y una segunda antena situada en el
lector. Para elaborar, almacenar y tratar las informaciones, la
tarjeta está provista de un chip que está conectado a la antena. La
antena se encuentra generalmente sobre un soporte dieléctrico de
material plástico. Esta facilidad de utilización ha permitido en
gran manera el desarrollo de otras aplicaciones. Así, se ve aparecer
el portamonedas electrónico. En el sector de los transportes, la
tarjeta con chip ha sido desarrollada como medio de pago de
autopistas y como tarjeta de abono. Para los viajeros ocasionales,
también son posibles unos tiques del tipo RFID. En el campo del
ocio, la misma es utilizada por los aficionados como tarjeta de
abono a los estadios. En el campo de la seguridad, numerosas
sociedades han colocado un sistema de identificación de su personal
por tarjeta con chip ISO y sin contacto.
Un límite importante al desarrollo de las
tarjetas con chip y en particular de las tarjetas con chip sin
contacto y de los tiques sin contacto es su precio de coste. En
efecto, es crucial para que este soporte sea difundido de forma
importante que el precio de coste sea el más bajo posible. La
reducción de este precio pasa por una parte por la utilización de
materiales que constituyen el cuerpo de tarjeta que sean menos
costosos, y por otra parte por la reducción de los costes de
producción, en particular simplificando los procedimientos de
fabricación.
Los procedimientos de conexión de los chips
sobre las antenas de un dispositivo RFID que incluyen un chip y una
antena están basados en la técnica de ensamblaje "Flip Chip".
Esta técnica se caracteriza por una conexión directa de la cara
activa del chip sobre la antena y su sustrato, contrariamente a la
antigua técnica de cableado llamada "Wire Bonding" que
consistía en pegar el chip sobre el sustrato por su cara pasiva y
cablearlo a la antena.
La técnica de ensamblaje "Flip Chip"
comprende cuatro etapas principales:
- -
- realizar bornes de conexión del chip por polimerización o metalización,
- -
- conectar el chip con antena de la tarjeta por contacto de los bornes de conexión del chip con los bornes de conexión de la antena,
- -
- llenar el espacio vacío entre el chip y el soporte de la antena, con un material dieléctrico adhesivo.
Existen unas variantes según el tipo de los
bornes de conexión utilizados.
Para los bornes de conexión a base de aleación
(estaño-plomo), el chip es colocado sobre los bornes
de la antena y el ensamblaje es realizado por calentamiento para
obtener unas conexiones soldadas.
En lo que se refiere a los bornes de conexión de
oro, depositados según la técnica modificada del cableado "Wire
Bonding", el chip es conectado a la antena por conexión
termoiónica oro/oro.
Para los bornes de conexión a base de polímero
adhesivo conductor, el chip es colocado sobre los bornes de
conexión de la antena sobre los cuales ha sido previamente aplicado
un adhesivo conductor frente a los bornes de conexión del chip. El
conjunto es calentado a continuación con el fin de polimerizar el
adhesivo conductor.
Cualquiera que sea la variante utilizada, la
técnica "Flip Chip" necesita una etapa suplementaria
indispensable que consiste en depositar una cola conductora sobre
los bornes de la antena antes de posicionar el chip. Se trata
generalmente de una cola conductora epoxi/plata. Esta cola facilita
la conexión eléctrica entre el chip y la antena.
Sin embargo, cuando se utiliza dicha cola, es
necesario proceder a la reticulación de la mezcla polimerizable.
Esta reticulación se realiza por calentamiento o por radiación
U.V.
La utilización de una cola de este tipo adolece
de varios inconvenientes. El primero de estos inconvenientes es de
orden energético. En efecto, la necesidad de polimerizar la cola
provoca un gasto energético debido al calentamiento o a la
radiación U.V. y necesita además unas instalaciones adecuadas.
Otro inconveniente es que algunos materiales
utilizados para la fabricación de los soportes de antena sufren
unas deformaciones cuando son calentados. Estas deformaciones pueden
ser el origen de cortes sobre la antena.
Otro inconveniente aún es que cuando la cola
conductora es depositada sobre los bornes de la antena y que el
chip es posicionado, la cola tiene tendencia a formar unas rebabas
que pueden generar unos cortocircuitos.
Estos dos últimos inconvenientes son el origen
de una pérdida importante de rendimiento, que aumenta
considerablemente el precio de coste de las tarjetas con chip sin
contacto, de los tiques sin contacto y de los dispositivos RFID en
general.
Es por lo que otra técnica descrita en la
solicitud de patente francesa 2.778.308 consiste en hundir los
bornes de conexión del chip en la tinta conductora que no está seca
aún de los bornes de conexión de la antena. Desgraciadamente, esta
técnica impide aplicar en continuo el procedimiento de fabricación
de la tarjeta en la medida en que la utilización de una tinta
húmeda obliga a realizar la operación de aplicación de la tinta
serigrafiada en línea y casi simultáneamente con la conexión del
chip sobre la tarjeta.
El objetivo de la invención es evitar estos
inconvenientes proporcionando un procedimiento simplificado de
conexión de los chips sobre las antenas de los dispositivos RFID, en
particular de las tarjetas sin contacto, que no necesita aportación
de energía y que permite obtener buenos rendimientos de
fabricación.
La invención se refiere por tanto a un
procedimiento de conexión de un chip sobre una antena de tarjeta con
chip sin contacto que comprende unos bornes de conexión deformables
y no elásticos siendo la antena obtenida por impresión de una tinta
conductora sobre un soporte de antena de material deformable y no
elástico. Este procedimiento comprende las etapas que consisten
en:
- -
- posicionar el chip provisto de bornes de conexión de material no deformable, sobre el soporte de antena de manera que los bornes de conexión del chip estén frente a los bornes de conexión de la antena, y
- -
- ejercer una presión sobre el chip de manera que los bornes de conexión del chip deformen el soporte de antena y los bornes de conexión de la antena bajo el efecto de la presión, conservando el soporte y los bornes de conexión de la antena su deformación después de que la presión haya cesado de ser ejercida, permitiendo así obtener una superficie de contacto máxima entre los bornes de conexión del chip y los bornes de la antena.
Según un modo preferido de realización, el
procedimiento comprende una etapa suplementaria que consiste en
depositar un material dieléctrico adhesivo sobre el soporte de
antena entre los bornes de conexión de dicha antena, antes de la
etapa de posicionado del chip, de manera que se mantenga el chip en
posición fija con respecto al soporte.
Los objetivos, objetos y características se
pondrán más claramente de manifiesto a partir de la lectura de la
descripción siguiente haciendo referencia a los planos adjuntos, en
los que:
La figura 1 representa una vista frontal del
chip después de la etapa de depósito de los bornes de conexión del
chip.
La figura 2 representa una vista frontal del
soporte de antena y de la antena después de la etapa de depósito
del material dieléctrico.
La figura 3 representa una vista frontal del
soporte de antena después de la etapa de posicionado del chip.
La primera etapa del procedimiento según la
invención consiste en realizar los bornes de conexión del chip.
Así, en la figura 1 está representado un chip 10. Este chip puede
ser un chip de tarjeta ISO. Sin embargo, puede tratarse de un chip
de menor dimensión para unos objetos portátiles sin contacto del
tipo tique. Los bornes de conexión 12 son de material no deformable
y están realizados sobre la cara activa 14 del chip. Son
preferentemente de forma cónica. Estos bornes de conexión pueden ser
realizados por metalización. Se trata, en este caso, de bornes de
conexión a base de aleación, que puede ser una aleación
estaño/plomo. Estos bornes de conexión pueden ser también de oro.
Según otro modo de realización, los bornes de conexión pueden ser
obtenidos por polimerización. Se trata entonces de bornes de
conexión de polímero conductor.
\newpage
El soporte de antena está representado en la
figura 2. Este soporte 16 es de material deformable no elástico. Se
trata preferentemente de un material fibroso apto para la
deformación y que conserva esta deformación. Según un modo de
realización preferido, el soporte de antena es de papel. La antena
es obtenida por impresión de una tinta conductora. El procedimiento
de impresión es preferentemente la serigrafía. Dos bornes de
conexión 18 están también realizados a fin de conectar el chip y la
antena. La tinta conductora utilizada es preferentemente una tinta
polímera cargada de elementos conductores tales como la plata, el
cobre o el carbono. Un material dieléctrico adhesivo 20 es
depositado sobre el soporte de antena 16, entre los dos bornes de
conexión 18 de la antena. Este material adhesivo es depositado
antes de colocar el chip sobre el soporte, contrariamente al
procedimiento "Flip Chip" clásico en el cual el adhesivo es
depositado una vez conectado el chip. Esta etapa es por tanto mucho
más fácil de realizar y los rendimientos obtenidos son mucho
mejores. El adhesivo es una resina epoxi o una cola
cianoacrilato.
Una vez que la tinta que constituye los bornes
de conexión 18 está seca y que el material adhesivo ha sido
depositado, el chip es posicionado sobre el soporte de antena de
manera que los bornes de conexión del chip estén frente a los
bornes de conexión de la antena. Se ejerce una presión sobre el chip
10 de manera que los bornes de conexión 12 del chip creen una
deformación del soporte 16 y de los bornes de conexión 18 de la
antena como se ha ilustrado en la figura 3. Esta deformación está
en forma de una cavidad cuya superficie interior encaja exactamente
con la superficie exterior de los bornes 12. Hay así un contacto
íntimo entre los bornes 12 de conexión del chip y la tinta
conductora de los bornes 18 sobre una superficie de contacto máxima.
Siendo el material que forma el soporte 16 deformable y no elástico
así como la tinta conductora de los bornes 18, estos dos materiales
no tienen tendencia a recuperar su forma de origen incluso cuando se
deja ejercer presión. Esto es particularmente verdadero cuando el
material del soporte 16 es un material fibroso tal como el
papel.
Bajo el efecto de la presión ejercida, el
material dieléctrico adhesivo 20 se extiende y pasa a recubrir toda
la superficie del chip entre los bornes de conexión. El mismo
permite entonces reforzar el ensamblaje mecánico entre el chip 10 y
el soporte de antena 16, y por ello, el contacto eléctrico entre el
chip y la antena.
Este procedimiento permite por tanto liberarse
del empleo de una cola conductora para mejorar el contacto
eléctrico entre el chip y la antena. Permite liberarse también de la
utilización de energía y en particular de calor para polimerizar
esta cola.
Gracias al procedimiento según la invención, es
posible utilizar unos soportes de antena de materiales que son
habitualmente desechados a causa de su falta de comportamiento ante
el calor.
Además, la conexión entre el chip y la antena
está reforzada. El ensamblaje íntimo entre el chip y el soporte de
antena y la superficie de contacto importante limitan el riesgo de
ruptura de la conexión chip-antena. La calidad de
la tarjeta se encuentra por ello mejorada.
Claims (9)
1. Procedimiento de conexión de un chip (10)
sobre una antena de un dispositivo de identificación por
radiofrecuencia del tipo tarjeta con chip sin contacto que
comprende un chip y una antena dispuestos sobre un soporte (16) de
material deformable no elástico, comprendiendo dicha antena unos
bornes de conexión (18) también deformables y no elásticos y siendo
obtenida por impresión de una tinta conductora sobre dicho soporte,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:
- -
- posicionar el chip (10) provisto de bornes de conexión (12) de material no deformable sobre dicho soporte de manera que dichos bornes de conexión del chip estén frente a los bornes de conexión (18) de la antena, y
- -
- ejercer una presión sobre dicho chip de manera que dichos bornes de conexión deformen dicho soporte y dichos bornes de conexión de la antena bajo el efecto de la presión, conservando dicho soporte y dichos bornes de conexión de la antena su deformación después de que se deje ejercer la presión, permitiendo así obtener una superficie de contacto máxima entre los bornes de conexión del chip y los bornes de la antena.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que dicho soporte (16) es de material fibroso.
3. Procedimiento según la reivindicación 2, en
el que dicho material fibroso es papel.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1, 2 ó 3, en el que un material dieléctrico
adhesivo (20) es depositado sobre dicho soporte (16) entre los
bornes de conexión (18) de dicha antena, antes de la etapa de
posicionado del chip, de manera que dicho chip (10) se mantenga en
posición fija con respecto al soporte.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 4, en el que los bornes de conexión del chip
(12) se obtienen por metalización.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que los bornes de conexión del chip
(12) se obtienen por polimerización.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que los bornes de conexión del
chip (12) son de forma cónica.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que dicha antena se obtiene por
serigrafía de dicha tinta conductora.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, en el que el material dieléctrico
adhesivo (20), depositado sobre el soporte de antena (16) es una
cola cianoacrilato.
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