ES2645364T3 - Transpondedor para identificación de objetos y método para su fabricación - Google Patents

Transpondedor para identificación de objetos y método para su fabricación Download PDF

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ES2645364T3
ES2645364T3 ES12190397.5T ES12190397T ES2645364T3 ES 2645364 T3 ES2645364 T3 ES 2645364T3 ES 12190397 T ES12190397 T ES 12190397T ES 2645364 T3 ES2645364 T3 ES 2645364T3
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Peter Heimlicher
Jean Daniel Chatelain
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Optosys SA
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Abstract

Un transpondedor para la identificación de objetos que comprende al menos un componente (36) semiconductor para almacenar información y al menos una antena (11) para comunicar la información con una unidad externa, estando formada la antena (11) por un conductor sobre una tarjeta (7) de circuitos y un componente (36) semiconductor montado sobre la tarjeta (7) de circuitos y conectado eléctricamente a dicha antena, estando incluida la tarjeta (7) de circuitos en una carcasa (2), en el que el componente (36) semiconductor está incluido en una caja (18) que está herméticamente sellada y fijada sobre una superficie (12, 13) de la tarjeta (7) de circuitos, comprendiendo la caja (18) un tapón metálico o de cerámica para delimitar un volumen herméticamente cerrado dentro de la caja, caracterizado porque la caja (18) comprende una sección (31) de soporte con un lado en el que se fija el componente (36) semiconductor y con un lado opuesto fijado al tablero (7) de circuitos, estando la sección (31) de soporte constituida por un material que coincide con el coeficiente de temperatura de la tarjeta (7) de circuitos en menos de 50 ppm/°C y porque que la caja (18) está bajo vacío o llena de un gas inerte y la caja (18) está herméticamente sellada para mantener una atmósfera (35) inerte.

Description

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DESCRIPCION
Transpondedor para identificacion de objetos y metodo para su fabricacion
La presente invencion se refiere a un transpondedor para la identificacion de objetos que comprende al menos un componente semiconductor para almacenar informacion y al menos una antena para comunicar la informacion con una unidad externa, estando la antena formada por un conductor en una tarjeta de circuitos y estando el componente semiconductor montado sobre la tarjeta de circuitos, en donde la tarjeta de circuitos esta incluida en una carcasa. Dicho transpondedor ha sido descrito por el documento EP 1 884 889 A2. La invencion tambien se refiere a un metodo de fabricacion de dicho transpondedor.
Tal transpondedor normalmente funciona en un rango de frecuencias de radio y a menudo es llamado por la sigla de etiqueta RFID. El uso generalizado de etiquetas RFID en muchas industrias, por ejemplo, para el seguimiento de objetos en lmeas de produccion, almacenes, etc., hace deseable mejorar su rendimiento y fiabilidad con respecto a la resistencia a la temperatura, proteccion contra la contaminacion y robustez mecanica. Particularmente en el campo de la industria automotriz, se requieren etiquetas RFID que puedan resistir temperaturas elevadas entre 200°C y 220°C. Este ultimo problema se ha tratado en la solicitud de patente europea No. EP 2 348 461 A1. Con este fin, se divulga una etiqueta RFID con una carcasa compuesta de un plastico de alta temperatura y una parte superior sobremoldeada. La tarjeta de circuitos con un componente semiconductor en forma de un circuito integrado colocado sobre el mismo, esta dispuesto dentro de la carcasa con una capa delgada de un material textil comprimible a alta temperatura en ambos lados. De este modo, se conseguira una mejora con respecto al aislamiento termico y la compresibilidad de la tarjeta de circuitos dentro de la etiqueta RFID.
Sin embargo, el componente mas sensible de dicha etiqueta RFID es el circuito integrado. Se necesitan disposiciones mas espedficas para proteger este punto debil de los impactos externos negativos tales como la alta temperatura y la contaminacion. Ademas, la capa textil delgada solo puede proporcionar una proteccion comparativamente debil de los componentes electronicos internos contra las fuerzas mecanicas.
Por lo tanto, un objeto de la presente invencion es remediar al menos una de las deficiencias mencionadas anteriormente y proporcionar un transpondedor del tipo mencionado en la introduccion y un metodo de fabricacion correspondiente para mejorar su resistencia contra influencias externas nocivas, tales como alta temperatura, y/o su largo ciclo de vida.
Este objetivo se consigue mediante el transpondedor de acuerdo con la reivindicacion 1 y el metodo de fabricacion de acuerdo con la reivindicacion 14. Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones preferidas.
En consecuencia, la invencion propone que el componente semiconductor este incluido en un recinto hermeticamente sellado que esta fijado sobre una superficie de la tarjeta de circuitos. La caja puede proporcionar una proteccion para el componente semiconductor contra impactos externos en el transpondedor y puede contribuir a prolongar su ciclo de vida. En particular, la degradacion termica y/o los efectos de la corrosion en el cristal semiconductor del componente semiconductor y en el cableado del componente semiconductor pueden reducirse ventajosamente mediante la provision de dicha caja. En un metodo de fabricacion correspondiente, el componente semiconductor se inserta en una caja cerrada hermeticamente y la caja esta fijada sobre una superficie de la tarjeta de circuitos. A continuacion, la caja hermeticamente cerrada que contiene al menos un componente semiconductor se denomina caja.
En el presente contexto, el termino componente semiconductor se refiere en particular a un dispositivo semiconductor, tal como un transistor o un diodo, y mas generalmente a cualquier otro componente que aproveche las propiedades electronicas de un material semiconductor contenido en el mismo. En una configuracion preferida, el termino componente semiconductor se refiere a un circuito integrado que comprende uno o mas dispositivos semiconductores.
Posteriormente, se divulgan diversas caractensticas para una mejora adicional de la capacidad de resistencia y/o durabilidad del transpondedor que se pueden aplicar en consecuencia al transpondedor y a su metodo de fabricacion. De acuerdo con la invencion reivindicada, la caja esta bajo vacfo o llena con un gas inerte y la caja esta sellada hermeticamente para mantener una atmosfera inerte o al vacfo. De este modo, se puede conseguir una buena proteccion contra la corrosion y la contaminacion externa y se puede mejorar la vida util y la fiabilidad del transpondedor bajo la exposicion a ciclos termicos y de alta temperatura. Preferiblemente, la caja se llena con nitrogeno para proporcionar la atmosfera inerte. Alternativamente, puede aplicarse una atmosfera de vacfo dentro de la caja. De acuerdo con la invencion reivindicada, la caja comprende un tapon. El tapon puede usarse para delimitar un volumen hermeticamente sellado dentro de la caja y/o para proporcionar una proteccion mecanica exterior adicional del componente semiconductor. De acuerdo con la invencion como se reivindica, el tapon es metalico o ceramica. Un tapon metalico o de ceramica ofrece la ventaja de una instalacion facil combinada con una buena proteccion y/o sellado hermetico. De acuerdo con la invencion reivindicada, la caja comprende una seccion de soporte con un lado en el que el que se fija el componente semiconductor y con un lado opuesto fijado a la tarjeta de circuitos. La seccion de soporte consiste en un material que coincide con la expansion termica de la tarjeta de
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circuitos, de acuerdo con la invencion reivindicada, el coeficiente de temperatura mecanica de la tarjeta de circuitos, por una desviacion de como maximo 50 ppm/°C, mas preferiblemente como maximo 10 ppm/°C. La coincidencia del coeficiente de temperatura puede ser aprovechada para evitar danar el transpondedor inducida por ciclos termicos a temperaturas de operacion incrementadas.
El termino coeficiente mecanico de temperatura, que tambien se puede denominar coeficiente de expansion termica, o coeficiente lineal de expansion termica, debe entenderse como el cambio relativo de la dimension mecanica respectiva cuando la temperatura se cambia en 1 K.
La coincidencia del coeficiente de temperatura entre la seccion de soporte de la caja y la tarjeta de circuitos se proporciona preferiblemente por lo menos en un intervalo de una temperatura de funcionamiento prevista del transpondedor. El intervalo de temperaturas puede comprender, por ejemplo, un valor de temperatura superior de al menos 180°C, mas preferiblemente de al menos 250°C, y/o un valor de temperatura inferior de como maximo 0°C, mas preferiblemente como maximo de -25°C. Preferiblemente, el coeficiente de temperatura respectivo es sustancialmente constante en el intervalo de temperaturas previsto. Preferiblemente, el material de la caja comprende exclusivamente materiales inorganicos, por ejemplo, ceramica, metal y/o vidrio. Un material particularmente preferido para conseguir la coincidencia ventajosa de la expansion termica entre la seccion de soporte de la caja y la tarjeta de circuitos comprende una ceramica dispuesta en la seccion de soporte de la caja. Mas preferiblemente, por lo menos la seccion de soporte de la caja esta enteramente constituida por ceramica.
Los materiales adecuados para la tarjeta de circuitos comprenden plasticos termorresistentes, ceramica, vidrio y metal esmaltado. Un material preferido de la tarjeta de circuitos para que coincida con la expansion termica con la seccion de soporte de la caja comprende una poliimida termoestable. Se prefiere mas un poli-(oxido de difenilo)- piromelitimida o poli (4,4-oxidifenileno-piromelitimida). Este material se conoce tambien como "Kapton"® y ofrece las ventajas de una aplicabilidad en un amplio intervalo de temperaturas, por ejemplo, desde -200°C hasta 400°C, sin inflamabilidad y sin punto de fusion. Preferiblemente, la tarjeta de circuitos tambien comprende un material de refuerzo, preferiblemente un material de vidrio, para proporcionar una expansion termica mas adecuada y una mayor estabilidad mecanica.
Preferiblemente, se proporcionan substancialmente solo componentes inorganicos en la tarjeta de circuitos y/o dentro de la caja. Mas preferiblemente, no se proporcionan componentes sinteticos o de plastico en la tarjeta de circuitos y/o dentro de la caja. Los componentes mas preferidos, exclusivamente ceramicos y/o semiconductores y/o metalicos, estan dispuestos en la tarjeta de circuitos y/o en la caja. Preferiblemente, la propia tarjeta de circuitos consiste solamente en componentes de materiales termorresistentes. Preferiblemente, los conductores electricos que conectan los componentes en la tarjeta de circuitos estan al menos parcialmente unidos a una superficie de la tarjeta de circuitos y revestidos con un metal noble, preferiblemente oro.
Preferiblemente, la antena esta formada por un conductor impreso en la tarjeta de circuitos. El uso de una tarjeta de circuitos impreso en comparacion con un alambre enrollado tiene la ventaja de que se pueden evitar los cortocircuitos inducidos por una degradacion de un aislador a altas temperaturas. Preferiblemente, la tarjeta de circuitos se impregna antes de imprimir la antena para conseguir una alta estabilidad y fiabilidad a altas temperaturas.
Preferiblemente, la caja esta montada en el lado opuesto de la tarjeta de circuitos con respecto al lado de la tarjeta de circuitos sobre la que esta provista la antena. Preferiblemente, la antena se extiende alrededor de una parte externa de la tarjeta de circuitos para maximizar su longitud efectiva. Preferiblemente, la caja esta montada debajo de la antena en el lado opuesto de la tarjeta de circuitos para reducir la longitud de conexion entre la antena y el componente semiconductor incluido en la caja.
Preferiblemente, se proporciona un circuito de contacto para poner en contacto el componente semiconductor con la antena en la tarjeta de circuitos. Preferiblemente, la caja esta dispuesta sobre la parte superior del circuito de contacto. Preferiblemente, el circuito de contacto esta sustancialmente formado por un conductor impreso en la tarjeta de circuitos.
Para conectar electricamente el componente semiconductor incluido en la caja a la tarjeta de circuitos, la caja preferiblemente comprende al menos dos cojinetes de conexion que estan conectadas electricamente a un conductor en la tarjeta de circuitos. En particular, los contactos correspondientes en el fondo de la caja que estan en contacto electrico con cojinetes de conexion dentro de la caja estan preferiblemente unidos a contactos respectivos en la tarjeta de circuitos.
Preferiblemente, la conexion electrica entre al menos un contacto del componente semiconductor y un correspondiente cojinete de conexion de la caja se establece mediante una union por termocompresion. Se utiliza preferiblemente un alambre de oro como conexion. Preferiblemente, al menos un cojinete de conexion comprende una capa de metalizacion de oro. Estas medidas con respecto a la conexion electrica del componente semiconductor a la tarjeta de circuitos pueden contribuir adicionalmente a una resistencia mejorada a la alta temperatura del
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transpondedor y a la caja con el componente semiconductor contenido en el mismo. Ademas, el uso de un solo tipo de metal puede reducir los efectos de la migracion ionica en la union de las partes metalicas.
Para mejorar adicionalmente la estabilidad mecanica y facilitar las etapas de fabricacion adicionales, la tarjeta de circuitos esta preferiblemente fijada sobre una placa portadora. La placa portadora comprende preferiblemente un rebajo para recibir la caja, proporcionando asf una proteccion adicional para el componente semiconductor.
Preferiblemente, la placa portadora comprende estructuras superficiales para acoplarse con la tarjeta de circuitos para proporcionar una primera fijacion mecanica. Preferiblemente, la placa portadora comprende un polfmero de cristal lfquido (LCP). Preferiblemente, la placa de soporte esta reforzada con fibras. Por ejemplo, una composicion con un contenido de 10% a 20%, mas preferiblemente aproximadamente 15%, de fibras de vidrio puede conducir a una buena estabilidad mecanica.
Preferiblemente, la tarjeta de circuitos esta sobremoldeado por un compuesto de moldeo. El compuesto de moldeo puede proporcionar una encapsulacion de la tarjeta de circuitos para una proteccion contra la temperatura, la contaminacion y los impactos mecanicos. Ademas, el compuesto de moldeo puede prevenir o retardar una oxidacion de partes metalicas, en particular de conexiones metalicas, debido a la presencia de gases a altas temperaturas.
Preferiblemente, se aplica un compuesto de moldeo flexible. El moldeo es preferiblemente un compuesto termoplastico. Preferiblemente, el compuesto de moldeo consta sustancialmente del mismo material que la placa de soporte.
Preferiblemente, la tarjeta de circuitos se sobremoldea con el compuesto de moldeo despues de que este fijado mecanicamente sobre la placa de soporte. Preferiblemente, el compuesto de moldeo se extiende sobre al menos una parte de la superficie de la tarjeta de circuitos y sobre al menos una parte de la superficie de la placa de soporte. De este modo, el compuesto de moldeo puede proporcionar una fijacion adicional de la tarjeta de circuitos a la placa de soporte. Mas preferiblemente, el compuesto de moldeo se extiende sustancialmente sobre la superficie total de la tarjeta de circuito en un lado de la tarjeta de circuito.
Preferiblemente, el compuesto de moldeo se extiende por el lado de la tarjeta de circuitos sobre la cual esta provista la antena. De esta manera, el compuesto de moldeo puede proporcionar una fijacion adicional de la antena a la tarjeta de circuitos. Tal fijacion adicional es particularmente beneficiosa a altas temperaturas a las que otras fijaciones, tales como una antena formada por un conductor impreso en la tarjeta de circuitos, pueden tender a desconectarse.
Preferiblemente, la tarjeta de circuitos esta completamente encerrada en un lado por el compuesto de moldeo y en el lado opuesto por la placa de soporte. El compuesto de moldeo y/o la placa de soporte tambien rodean preferiblemente los bordes laterales de la tarjeta de circuitos. Mas preferiblemente, el compuesto de moldeo rodea sustancialmente de manera completa la tarjeta de circuitos y la placa de soporte. De esta manera, la carcasa en la que esta incluida la tarjeta de circuitos puede estar formada sustancialmente solo por el compuesto de moldeo o el compuesto de moldeo y la placa de soporte.
Durante el proceso de sobremoldeo, sin embargo, se aplican fuerzas grandes sobre la tarjeta de circuitos que podnan romper la caja de la tarjeta de circuitos. Con el fin de evitar la rotura de la caja, antes de que se produzca el sobremoldeo, se dispone preferiblemente una tapa protectora sobre la superficie de la tarjeta de circuitos alrededor de la caja. A continuacion, la tapa protectora se inserta preferiblemente en el rebaje correspondiente de la placa portadora junto con la caja.
Preferiblemente, la tapa protectora se coloca en la tarjeta de circuitos de tal manera que el circuito de contacto para poner en contacto el componente semiconductor con la antena y la caja dispuesta en el circuito de contacto estan completamente encerrados por la tapa protectora. Esto puede proporcionar una proteccion adicional del componente semiconductor dentro de la caja y del circuito de contacto. De esta manera, el circuito de contacto en la tarjeta de circuitos puede sobresalir lateralmente sobre la superficie adyacente de la caja.
Preferiblemente, la tapa protectora es metalica. Para proporcionar una primera fijacion mecanica, la tapa protectora comprende preferiblemente lobulos de fijacion que se acoplan en ranuras de acoplamiento correspondientes en la superficie de la tarjeta de circuitos.
Preferiblemente, el volumen interior de la tapa protectora excede el volumen de la caja contenido en la misma. Esto puede contribuir a la prevencion del esfuerzo de expansion termica de los componentes contenidos dentro de la tapa protectora.
Preferiblemente, se dispone un relleno de volumen en el volumen interior de la tapa protectora que no esta ocupado por la caja. El relleno de volumen esta constituido preferiblemente por un objeto espacialmente extendido. Preferiblemente, el relleno de volumen comprende un fluoropolfmero sintetico, mas preferiblemente un politetrafluoroetileno (PTFE), tambien conocido como "Teflon"®. De esta manera, las fuertes fuerzas que actuan
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sobre la tapa protectora, en particular durante el proceso de sobremoldeo, pueden compensarse por la presencia del relleno de volumen dentro de la misma y, de este modo, pueden impedir que la tapa protectora se doble.
Preferiblemente, la carcasa esta compuesta por dos piezas. Mas preferiblemente, la carcasa consiste sustancialmente de la placa de soporte y el sobremoldeo de la tarjeta de circuitos. Preferiblemente, la carcasa tiene forma de anillo para corresponder a las demandas industriales sobre la forma y tamano del transpondedor, permitiendo asf una facil fijacion del transpondedor a un objeto asociado. Correspondientemente, la tarjeta de circuitos y/o la placa portadora tienen preferiblemente forma de anillo.
La invencion se explica con mas detalle a continuacion por medio de realizaciones preferidas con referencia a los dibujos que ilustran otras propiedades y ventajas de la invencion. Las figuras, la descripcion y las reivindicaciones comprenden numerosas caractensticas en combinacion que un experto en la tecnica tambien puede contemplar por separado y usar en otras combinaciones apropiadas. En los dibujos:
La figura 1 es una vista en perspectiva de un transpondedor de acuerdo con la invencion;
La figura 2 es una vista en despiece del transpondedor mostrado en la figura 1 sin un sobremoldeo desde un angulo de vision superior;
La figura 3 es una vista en despiece del transpondedor mostrado en la figura 1 sin un sobremoldeo desde un angulo de vision inferior;
La figura 4 es una vista inferior de una tarjeta de circuitos del transpondedor mostrada en la figura 1;
La figura 5 es una vista desde arriba de la tarjeta de circuitos mostrada en la figura 4;
La figura 6 es una vista en seccion de la tarjeta de circuitos mostrada en la figura 5 a lo largo de VI;
La figura 7 es una vista en seccion de una placa de soporte del transpondedor mostrada en la figura 1;
La figura 8 es una vista en seccion de un ensamblaje de la tarjeta de circuitos mostrada en la figura 6 y la placa de soporte mostrada en la figura 7;
La figura 9 es una vista en seccion del transpondedor mostrado en la figura 1;
La figura 10 es una vista desde arriba de una caja para un componente semiconductor sin tapon;
La figura 11 es una vista desde arriba de la caja mostrado en la figura 10 que comprende un tapon; y
La figura 12 es una vista en seccion de la caja mostrada en las figuras 10 y 11 a lo largo de XII.
La figura 1 muestra un transpondedor 1 que comprende una carcasa 2 en forma de anillo con un orificio 4 pasante en su region central. El orificio 4 pasante comprende una parte 5 ahusada superior y una parte 6 inferior que tiene un diametro constante. El orificio 4 pasante se puede utilizar para facilitar una fijacion del transpondedor 1 a un objeto asociado por medio de un tornillo o un medio de fijacion similar. El material superficial de la carcasa 2 en una
seccion radial externa esta constituido por un sobremoldeo de un compuesto 3 de moldeo. El sobremoldeo 3 es un
compuesto termoplastico. El material superficial de la carcasa 2 en una seccion radial interior que se une al orificio 4 pasante esta constituido por un polfmero de cristal lfquido (LCP) reforzado con fibras de vidrio con un contenido en volumen de aproximadamente 15%.
La figura 2 y la figura 3 representan partes constitutivas del transpondedor 1 en una vista despiezada, aparte del sobremoldeo 3. El transpondedor 1 comprende un tablero 7 de circuito y una placa 8 de soporte. La tarjeta 7 de circuito es una placa circular con un recorte 9 circular central y cuatro recortes 10 circulares mas pequenos equidistantemente espaciados entre sf y equidistantemente separados del corte 8 central. El material de la tarjeta 7 de circuito esta constituido por un poli(oxido de difenilo)-piromelitimida, tambien conocido como "Kapton" ®, que esta reforzado con fibras de vidrio.
Se imprime una antena 11 sobre la superficie 12 superior de la tarjeta 7 de circuito. La antena 11 es una banda conductora de anchura homogenea que se extiende sustancialmente en un recorrido en espiral.
De este modo, la antena 11 comprende una pluralidad de circuitos conductores interconectados sustancialmente circulares, por ejemplo, de cinco a diez circuitos conductores, que estan proximos entre sf La antena 11 se extiende sobre el tercio radial exterior de la superficie 12 superior de la tarjeta 7 de circuito. El material conductor es de oro.
Un circuito 14 de contacto esta impreso en la superficie 13 inferior de la tarjeta 7 de circuito. El circuito 14 de contacto comprende un conductor del mismo material que la antena 11. El circuito 14 de contacto esta dispuesto en
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una parte radial exterior de la superficie 13 inferior de la tarjeta 7 de circuito, opuesta a una parte de la superficie 12 superior sobre la que se extiende la antena 11. A traves de una conexion que se extiende a traves de la tarjeta 7 de circuito, el circuito 14 de contacto esta interconectado electricamente con la antena 11.
En su parte central, el circuito 14 de contacto comprende un campo 15 de contacto en el que puede montarse un componente semiconductor de tal manera que se puede establecer una conexion electrica entre la antena 11 y el componente semiconductor. El circuito 14 de contacto comprende ademas elementos 16 de circuito sobresaliendo lateralmente sobre el campo 15 de contacto. El circuito 14 de contacto esta rodeado por una hendidura 17 en la superficie 13 inferior de la tarjeta 7 de circuito.
Una caja 18 que contiene un componente semiconductor que esta montado sobre el campo 15 de contacto. La caja 18 comprende contactos en su parte inferior que estan conectados electricamente a un conductor respectivo en el campo 15 de contacto. De esta manera, se establece una conexion electrica entre la antena 11 y el componente semiconductor dentro de la caja 18 a traves del circuito 14 de contacto. De este modo, los elementos 16 de circuito lateral sobresalen lateralmente sobre la superficie inferior de la caja 18.
Una tapa 19 de proteccion cilmdrica con un tapon cerrado en su parte inferior se coloca dentro de la hendidura 17. De este modo, el circuito 14 de contacto y la caja 18 dispuestos en el circuito 14 de contacto estan completamente encerrados dentro de la tapa 19 de proteccion. Un anclaje adicional de la tapa 19 de proteccion dentro de la hendidura 17 esta proporcionado por lobulos 20 de fijacion en el extremo superior de la tapa 19 de proteccion que encajan ajustadamente en las correspondientes ranuras 21 de acoplamiento dentro de la hendidura 17. Se puede proporcionar una fijacion adicional de la tapa 19 de proteccion por soldadura en la parte superior del circuito 14 de contacto. El material de proteccion de la tapa 19 es metalico, proporcionando una cubierta robusta del circuito 14 de contacto y de la caja 18.
Un relleno 22 de volumen esta dispuesto dentro de la tapa 19 de proteccion que llena sustancialmente el volumen interior de la tapa 19 de proteccion que no esta ocupada por la caja 18. El relleno 22 de volumen es un espaciador en forma de anillo con un orificio interno que coincide sustancialmente con el tamano de la caja 18. El material de carga del volumen 22 es un politetrafluoroetileno (PTFE), tambien conocido como "Teflon"®, que permite equilibrar las fuerzas aplicadas sobre la tapa protectora cilmdrica durante el proceso de sobremoldeo.
La placa 8 de soporte es una placa circular con una superficie 23 superior que corresponde sustancialmente al tamano y forma de la tarjeta 7 de circuito, en la que el radio de la placa 8 de soporte es ligeramente mayor que el radio de la tarjeta 7 de circuito. El espesor de la placa 8 de soporte supera el espesor de la tarjeta 7 de circuito en al menos un factor de dos. En la region central de su superficie 23 superior, la placa 8 de soporte tiene un saliente 24 en forma de anillo alrededor de la parte 5 ahusada superiora del orificio 4 pasante. La circunferencia exterior del saliente 24 central coincide sustancialmente con la circunferencia interna del recorte 9 central de la tarjeta 8 de circuitos.
Varios salientes 25 de encaje estan dispuestos alrededor de la circunferencia exterior del saliente 24 central. Los salientes 25 de encaje se acoplan con la circunferencia interior del recorte 9 central de la tarjeta 8 de circuitos cuando esta colocado alrededor del saliente 24 central. Ademas, cuatro salientes 26 laterales estan dispuestos en la superficie 23 superior de la placa 8 de soporte. Los salientes 26 laterales estan separados equidistantemente del saliente 24 central y tienen una circunferencia exterior que coincide sustancialmente con la circunferencia interior de los recortes 10 circulares de la tarjeta 7 de circuito. De esta manera, se proporciona una fijacion adicional de la tarjeta 7 de circuito sobre la placa 8 de soporte.
La superficie 23 superior de la placa 8 de soporte comprende ademas un rebajo 27 circular para recibir la tapa 19 de proteccion cuando de la tarjeta 7 de circuito esta montada sobre la placa 8 de soporte. La superficie 28 inferior de la placa 8 de soporte es sustancialmente plana, excepto varios orificios 6, 29, 30 pasantes en las respectivas posiciones del saliente 24 central, salientes 25 de encaje y salientes 26 laterales en la superficie 23 superior. El material de la placa 8 de soporte esta constituido por un polfmero de cristal lfquido (LCP) reforzado con fibras de vidrio con un contenido en volumen de aproximadamente el 15%.
La figura 4 muestra la superficie 13 inferior de la tarjeta 7 de circuito con la caja 18 montada sobre el campo 15 de contacto del circuito 14 de contacto y la tapa 19 de proteccion que encierra la caja 18, el relleno 22 de volumen y el circuito 14 de contacto. La figura 5 muestra la superficie 12 superior de la tarjeta 7 de circuito con la antena 11 impresa sobre la misma. La figura 6 muestra una vista en seccion de la tarjeta 7 de circuito de acuerdo con VI en la figura 5. Una vista en seccion correspondiente de la placa 8 de soporte se muestra en la figura 7.
Posteriormente, se especifica un metodo para fabricar el transpondedor 1 descrito anteriormente: En primer lugar, la antena 11 y el circuito 14 de contacto se imprimen en la superficie 12 superior respectivay en la superficie 13 inferior de la tarjeta 13 de circuito. A continuacion, los contactos inferiores de la caja 18 se sueldan a los respectivos cojinetes de conexion en el campo 15 de contacto del circuito 14 de contacto, de manera que el componente semiconductor interior de la caja 18 esta en contacto electrico con la antena 11. Mediante la soldadura, la caja 18 esta fijada sobre la superficie 13 inferior de la tarjeta 13 de circuito.
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En una etapa siguiente, el relleno 22 de volumen esta dispuesto alrededor de la caja 18 en la parte superior del circuito 14 de contacto y la tapa 19 de proteccion se coloca dentro de la indentacion 17 alrededor del circuito 14 de contacto. Una fijacion adicional de la tapa 19 de proteccion en esta posicion se proporciona mediante la insercion de lobulos 20 de fijacion dentro de las ranuras 21 de acoplamiento y una soldadura de la tapa 19 de proteccion a la superficie 13 inferior de la tarjeta 13 de circuito. De esta manera, se obtiene la tarjeta 7 de circuito como se muestra en las Figuras 4 a 6.
En una etapa siguiente, la superficie 13 inferior de la tarjeta 7 de circuito se coloca sobre la superficie 23 superior de la placa 8 de soporte, como se muestra en la figura 8 en una vista en seccion. El saliente 24 central y los salientes 25 de encaje de la placa 8 de soporte se insertan en el corte 9 central de la tarjeta 7 de circuito de manera que el saliente 24 central y los salientes 25 de encaje sobresalgan sobre la superficie 12 superior de la tarjeta 7 de circuito. Los salientes 25 de encaje se acoplan en la circunferencia interior de la tarjeta 7 de circuito proporcionando una fijacion de la tarjeta 7 de circuito que impide un desplazamiento de traslacion con respecto a la superficie 23 superior de la placa 8 de soporte. Los salientes 26 laterales de la placa 8 de soporte se insertan en recortes 10 mas pequenos de la tarjeta 7 de circuito que proporcionan una fijacion de la tarjeta 7 de circuito que impide un desplazamiento rotacional con respecto a la superficie 23 superior de la placa 8 de soporte. La tapa 19 de proteccion en la superficie 13 inferior de la tarjeta 7 de circuito sustancialmente llena el volumen del rebajo 27 circular en la superficie 23 superior de la placa 8 de la tarjeta
En una etapa subsiguiente, la disposicion mostrada en la figura 8 se sobremoldea con el compuesto 3 de moldeo, como se muestra en la figura 9 en una vista en seccion. El sobremoldeo 3 se extiende desde el saliente 24 central sobresaliente y salientes 25 de encaje sobre la superficie 12 superior de la tarjeta 7 de circuito sobre los bordes laterales de la tarjeta 7 de circuito y la placa 8 de soporte a una seccion radial exterior de la superficie 28 inferior de la placa 8 de soporte. De esta manera, la placa 8 de soporte esta completamente encerrada por medio de la placa 8 de soporte y el sobremoldeo 3, que constituyen la carcasa 2 de la tarjeta 7 de circuito. El sobremoldeo 3 tambien se puede aplicar a la placa 8 de soporte totalmente envolvente y al tablero 7 de circuito.
El sobremoldeo 3 proporciona una proteccion de la superficie 12 superior de la tarjeta 7 de circuito. De este modo, la antena 11 impresa en la superficie 12 superior esta fijada firmemente en su posicion debido a la aplicacion directa de sobremoldeo 3 en la parte superior, en particular en el caso de una separacion de la impresion del conductor debido a influencias de alta temperatura. Los componentes mas sensibles que comprenden el componente semiconductor dentro de la caja 18 estan aun mas protegidos contra influencias externas de temperatura, contaminacion e impactos mecanicos debido a su disposicion dentro de la tapa 19 de proteccion. Esta proteccion se mejora adicionalmente puesto que la tapa 19 de proteccion esta situada entre la placa 8 de soporte y la tarjeta 7 de circuito con sobremoldeo 3 en la parte superior y contiene un relleno 22 de volumen para una proteccion adicional. Ya durante el procedimiento de sobremoldeo, la tapa 19 de proteccion sirve como proteccion para los componentes contenidos en ella cuando los impactos de alta presion que tfpicamente ocurren durante el sobremoldeo representan un riesgo de desgarrar la caja 18 de su soldadura.
La figura 10 representa la caja 18, en la que se retira un tapon 32 en la parte superior de la caja 18 (como se muestra en la figura 11), con el fin de ilustrar la configuracion interna de la caja 18. La caja 18 comprende un cuerpo 31 ceramico. Una base del cuerpo 31 ceramico esta formada por una seccion 33 de soporte plano. Las paredes 34 laterales exteriores delimitan verticalmente un volumen 35 interior dentro de la caja 18. El cuerpo 31 ceramico tiene una seccion transversal sustancialmente cuadratica.
La seccion 33 de soporte se utiliza como soporte de un dispositivo 36 semiconductor, mas particularmente un circuito integrado (IC). El circuito 36 integrado esta fijado sobre la superficie superior de la seccion 33 de soporte. Un primer cojinete 43 de conexion y un segundo cojinete 44 de conexion estan dispuestos sobre la seccion 33 de soporte en proximidad cercana al circuito 36 integrado. Los cojinetes 43, 44 de conexion forman una capa de metalizacion de oro. A traves de los alambres 52, 54 de oro respectivos, el circuito 36 integrado esta conectado a los cojinetes 43, 44 de conexion.
La figura 11 representa la caja 18, en el que el tapon 32 esta unido en la parte superior de la caja 18. El tapon 32 es metalico y se aplica sobre la caja 18 despues de que se haya realizado el cableado interno del circuito 36 integrado. La composicion metalica del tapon 32 es adecuada para una instalacion facil y puede ofrecer una buena proteccion mecanica y un sellado hermetico del volumen 35 interior de la caja 18.
La figura 12 muestra una vista en seccion transversal de la caja 18 mostrada en la figura 11 en la posicion de la union de los alambres 52, 54 de oro sobre los cojinetes 43, 44 de conexion mostradas en la figura 11. Los alambres 53, 54 de oro estan unidos a la capa de metalizacion de oro de los cojinetes 43, 44 de conexion por medio de un enlace 55, 56 de termocompresion. De esta manera, se mejora adicionalmente la resistencia contra la degradacion y corrosion inducida por calentamiento.
Los cojinetes 43, 44 de conexion estan conectados electricamente a los respectivos contactos 57, 59 inferiores en la superficie inferior de la seccion 31 de soporte. La caja 18 esta fijada en el campo 15 de contacto del circuito 14 de contacto impreso en la tarjeta 7 de circuito. De este modo, los contactos 57, 59 inferiores estan unidos a contactos
respectivos en el campo 15 de contacto mediante una soldadura a alta temperatura. De esta manera, se proporciona una buena fijacion resistente a la corrosion y al calor de la caja 18 en la tarjeta 7 de circuito. La proteccion del circuito 36 integrado en la tarjeta 7 de circuito, en particular durante el funcionamiento a alta temperatura del transpondedor 1, se mejora adicionalmente despues de la aplicacion de la carga de volumen 22 y la tapa 19 de 5 proteccion alrededor del circuito 14 de contacto.
Despues de la fijacion de la caja 18 en la tarjeta 7 de circuito, sustancialmente solo la seccion de soporte 34 de la caja 18 esta en contacto directo con la superficie 13 inferior de la tarjeta 7 de circuito. De este modo, la expansion termica entre la caja 18 y la tarjeta 7 de circuito se puede combinar ventajosamente debido a la seleccion ventajosa 10 del material de la tarjeta 7 de circuito y el de la caja 18.
El espacio 35 interior de la caja 18 esta lleno de nitrogeno. Debido al sellado hermetico proporcionado entre el cuerpo 31 ceramico y el tapon 32 metalico, la atmosfera inerte dentro del espacio 35 interior puede mantenerse durante un periodo de tiempo comparativamente largo. La atmosfera 35 inerte conduce a una mejora adicional de la 15 prevencion de la corrosion, la contaminacion y los efectos de degradacion termoinducidos y contribuye a una larga vida util del transpondedor 1.
A partir de la descripcion anterior, numerosas modificaciones del transpondedor de acuerdo con la invencion son evidentes para un experto en la tecnica sin salir del ambito de proteccion de la invencion que esta definido 20 unicamente por las reivindicaciones.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un transpondedor para la identificacion de objetos que comprende al menos un componente (36) semiconductor para almacenar informacion y al menos una antena (11) para comunicar la informacion con una unidad externa, estando formada la antena (11) por un conductor sobre una tarjeta (7) de circuitos y un componente (36) semiconductor montado sobre la tarjeta (7) de circuitos y conectado electricamente a dicha antena, estando incluida la tarjeta (7) de circuitos en una carcasa (2), en el que el componente (36) semiconductor esta incluido en una caja (18) que esta hermeticamente sellada y fijada sobre una superficie (12, 13) de la tarjeta (7) de circuitos, comprendiendo la caja (18) un tapon metalico o de ceramica para delimitar un volumen hermeticamente cerrado dentro de la caja,
    caracterizado porque la caja (18) comprende una seccion (31) de soporte con un lado en el que se fija el componente (36) semiconductor y con un lado opuesto fijado al tablero (7) de circuitos, estando la seccion (31) de soporte constituida por un material que coincide con el coeficiente de temperatura de la tarjeta (7) de circuitos en menos de 50 ppm/°C y porque que la caja (18) esta bajo vado o llena de un gas inerte y la caja (18) esta hermeticamente sellada para mantener una atmosfera (35) inerte.
  2. 2. El transpondedor de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque la caja (18) esta constituida sustancialmente por uno o mas materiales inorganicos.
  3. 3. El transpondedor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque la caja (18) esta montada en el lado opuesto de la tarjeta (7) de circuitos con respecto al lado de la tarjeta (7) de circuitos en que esta prevista la antena (11).
  4. 4. El transpondedor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la caja (18) comprende al menos dos cojinetes (43, 44) de conexion conectados electricamente a un conductor de la tarjeta (7) de circuitos, estando el componente (36) del semiconductor conectado electricamente a los cojinetes (43, 44) de conexion, en el que los cojinetes (43, 44) de conexion comprenden una capa de metalizacion de oro.
  5. 5. El transpondedor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la placa (7) de circuitos comprende una poliimida termoestable, preferiblemente un poli(oxido de difenilo)-piromelitimida.
  6. 6. El transpondedor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la tarjeta (7) de circuitos esta fijada sobre una placa (8) de soporte, comprendiendo la placa (8) de soporte un rebajo (27) para recibir la caja (18).
  7. 7. El transpondedor de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado porque la placa (8) de soporte esta constituida sustancialmente por al menos un material inorganico, preferiblemente un polfmero de cristal lfquido.
  8. 8. El transpondedor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la tarjeta (7) de circuitos esta sobremoldeada por un compuesto (3) de moldeo.
  9. 9. El transpondedor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque la carcasa (2) esta constituida por el compuesto (3) de moldeo y/o la placa (8) de soporte.
  10. 10. El transpondedor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en la superficie (12, 13) de la tarjeta (7) de circuitos esta dispuesta una tapa (19) de proteccion alrededor de la caja (18).
  11. 11. El transpondedor de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado porque en la tarjeta (7) de circuitos esta previsto un circuito (14) de contacto para poner en contacto el componente (36) semiconductor con la antena (11), estando la caja (18) dispuesta encima del circuito (14), de contacto en el que el circuito (14) de contacto sobresale lateralmente sobre la superficie adyacente de la caja (18) y el circuito (14) de contacto esta encerrado en la tapa (19) de proteccion.
  12. 12. El transpondedor de acuerdo con la reivindicacion 10 u 11, caracterizado porque esta dispuesto un relleno de volumen en un volumen interior de la tapa (19) de proteccion.
  13. 13. Transpondedor de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el componente semiconductor es un circuito (36) integrado.
  14. 14. Un metodo para fabricar un transpondedor para la identificacion de objetos, en el que se proporciona al menos un componente (36) semiconductor para almacenar informacion y al menos una antena (11) para comunicar la informacion con una unidad externa, en la que la antena (11) esta constituida por la instalacion de un conductor en una tarjeta (7) de circuitos, el componente (36) semiconductor esta montado sobre la tarjeta (7) de circuitos y conectado electricamente a dicha antena, y la tarjeta (7) de circuitos esta incluida en una carcasa (2), en el que el componente (36) semiconductor se inserta en una caja (18) hermeticamente sellada y la caja (18) esta fijada sobre
    una superficie (12, 13) de la tarjeta (7) de circuito, comprendiendo la caja (18) un tapon metalico o de ceramica para delimitar un volumen hermeticamente sellado dentro de la caja, caracterizado porque la caja (18) comprende una seccion (31) de soporte con un lado en el que se fija el componente (36) semiconductor y con un lado opuesto fijado al tablero (7) de circuitos, estando la seccion (31) de soporte constituida por un material que coincide con el 5 coeficiente de temperatura de la tarjeta (7) de circuitos en menos de 50 ppm/°C y que la caja (18) esta bajo vacfo o llena de un gas inerte y la caja (18) esta hermeticamente sellada para mantener una atmosfera (35) inerte.
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