JP3953815B2 - 少なくとも一つの半導体チップを有する平坦なマウント - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、電子機器とデータおよび電力を交換するアンテナに接続された少なくとも一つの半導体チップを有する平坦なマウントに関し、このアンテナは二つの電気コンダクタを含む。
【０００２】
これらのようなマウントは受動トランスポンダーと呼ばれる。このアンテナは、電気双極子の形態であり、容量結合（Ｋａｐａｚｉｔｉｖｅ Ｋｏｐｐｌｕｎｇ）を介して電子機器とデータおよび電力を交換する。容量アンテナ（Ｋａｐａｚｉｔｉｖｅｎ Ａｎｔｅｎｎｅ）から伝えられ得る電力はその結合容量によって制限される。結合容量は、第一に、トランスポンダーの容量アンテナと電子機器のアンテナとの間の距離によって決定され、第二に、（トランスポンダーの）容量アンテナの表面エリアによって決定される。高い結合容量を達成するためには、トランスポンダーと電子機器との間の距離はできるだけ短く保たれる必要がある。あるいはまたはさらに、結合容量が増加するにつれて、電気アンテナの表面エリアが大きくなる。
【０００３】
容量アンテナの表面エリアは、用いられるコンダクタの長さおよび幅によって決定される。したがって、表面エリアは、第一に、マウントの寸法によって、第二に、製造方法によって制限される。紙がマウントに用いられる場合、アンテナが紙に導入されて、紙がトリミングされる。このような製造方法を用いると、アンテナの幅が比較的狭くなり、これにより、容量アンテナの表面エリアも対応して小さくなる。
【０００４】
このような構成（紙がマウントとして用いられて、電気アンテナまたは電気双極子が紙の短い方の辺に平行になるように位置合わせされた構成）は、ＥＰ第０ ９０５ ６５７ Ａ１号から公知である。この特定の例示の実施形態において、紙は、財務省証券の証券要素を表す電気双極子と関連した、半導体チップを有する財務省証券である。このようなマウントは、例えば、紙で形成されて、百貨店における物件のセキュリティ保護のためにも用いられ得る。同様に、このようなマウントがスマートカードの構成においてベースとして用いられることも公知である。
【０００５】
アンテナの表面エリアおよびしたがって結合容量を拡大するために電気アンテナを拡大すると、製造方法に変化が生じる。このような工程は、異常に高いコストに関連付けられる。
【０００６】
ここで、本発明の目的は、トランスポンダーの容量アンテナと電子機器との間の結合が向上し得るこの一般的な種類のトランスポンダーを提供することである。
【０００７】
本発明によって、この目的は、導電層がマウント上に提供され、アンテナの電気コンダクタと重なることで達成される。この結果、結合容量は、電子機器のアンテナの実効表面エリアを拡大し、紙の表面上に広い導電ストリップを付与することによって増加される。さらに有利な改変例が、従属クレームに見られ得る。
【０００８】
二つの電気コンダクタはそれぞれ、有利に、関連付けられた導電層と重なる。この場合、特に有利な一改変例における各導電層は、各電気コンダクタを完全に覆う。トランスポンダーと電子機器との間の結合ができるだけ良好であることを保証するために、各導電層の表面エリアは各電気コンダクタの表面エリアより大きいことが有利である。
【０００９】
従来技術による構成において、結合に必要な容量は、トランスポンダーのアンテナの電気コンダクタと電子機器のアンテナとの間に形成される。導入部分において説明したように、結合容量は、表面エリアおよび二つのアンテナ間の距離によって決定される。
【００１０】
トランスポンダーのアンテナの電気コンダクタと重なるマウント上に導電層を提供すると、二つの容量を接続する（相互に直列接続された容量を並列接続する）ことによって増加する結合容量が生じる。第一の容量は、電気コンダクタと導電層との間に形成される。この場合、結合容量は比較的大きく、これにより、導電層とアンテナの電気コンダクタとの間の距離が非常に短くなる。距離は、マウントの厚さ（例えば、一枚の紙の厚さ）にほぼ等しい。第二の容量は、導電層および電子機器のアンテナによって形成される。導電層が大きな表面エリアを有するため、電子機器への結合レベルが高くなる。アンテナの電気コンダクタと電子機器のアンテナとの結合は減少することが認められる。これは、導電層が遮蔽材と等価であるからである。しかし、この減少によって任意の問題が生じる。なぜならば、第一の容量と第二の容量とによって形成された直列回路を並列接続することによって、結合容量が相当に増加するからである。
【００１１】
導電層は、電気コンダクタと直接、電気接触することが有利である。これは単に、並列回路の第一の容量がその最大値を引き受けることを意味する。このような構成は、導電層をマウントの表面上に直接付与することによって達成され得、マウント上には、トランスポンダーのアンテナの電気コンダクタが提供される。
【００１２】
本発明の一改変例において、導電層は、誘電体によって電気コンダクタから離れて設けられる。誘電体は、例えば、マウント自体であり得る。これは単に、導電層およびアンテナの電気コンダクタがマウントが対向する大きなエリアの表面上に提供されることを意味する。
【００１３】
さらに有利な改変例において、アンテナの電気コンダクタが、マウント内に半導体チップと共に組み込まれる。これは、電気コンダクタおよび半導体チップが機械的損傷から保護されることを保証する。
【００１４】
本発明の有利な一改変例において、導電層は電気コンダクタに対して、鏡像対称性を有するように配置される。導電層は、マウント上にプリントされることが有利であり、したがって、比較的高いインピーダンスを有し得る。この結果、第一の容量と第二の容量との間上供給ラインのインピーダンスが生じる。しかし、供給ラインのインピーダンスを、電気コンダクタに対して対称に導電層を配置することによって、小さく保つことが可能である。
【００１５】
さらに有利な改変例において、電気コンダクタは、半導体チップに対して対称に配置される。これは単に、電気双極子が二つの同一の電気コンダクタを有することを意味する。
【００１６】
本発明の好適な一改変例において、半導体チップは、平坦なマウントの鏡像軸外に設けられる。特に、平坦なマウントが可撓的で屈曲することが可能である場合、折り畳まれることが多い。折り畳みは、通常、マウントの中心軸上で生じることが実際に見られる。ここで、半導体チップを平坦なマウントのこれらの中心軸のうちのひとつの上に配置すると、半導体チップは折り畳みのプロセスによって損傷を受けない。マウントの鏡像軸または中心軸の外側に半導体チップを配置すると損傷が防止され、したがって、全構成の動作への妨害が防止される。
【００１７】
本発明のさらなる利点および実施形態を以下の図面に関してより詳細に説明する。
【００１８】
図１は、この一般的な種類のトランスポンダー１２の平面図を示す。トランスポンダー１２は、形状が長方形であるマウント１を有する。アンテナは短い側の辺のうちの一つと平行するように配置され、第一の電気コンダクタ５ａおよび第二の電気コンダクタ５ｂを含む。電気コンダクタ５ａ、５ｂはそれぞれ、半導体チップ４に一端が電気的および機械的に接続される。電気コンダクタ５ａ、５ｂは双極子を形成する。例示の実施形態において、マウント１は形状が長方形である。しかし、マウント１の寸法は、この形状寸法の構成に制限されない。マウント１は、円形、楕円形、四角形などであってもよい。
【００１９】
図２ａから図２ｃまでから理解され得るように、マウント１は、形状が平坦である。図２ａから図２ｃは、異なる改変例オプションを示し、電気コンダクタ５ａ、５ｂが平坦なマウント１において半導体チップ４と共にいかに配置され得るかを示す。
【００２０】
図２ａにおいて、電気コンダクタ５ａ、５ｂは、半導体チップ４と共にマウント１に組み込まれる。マウント１は、例えば、プラスチックで形成され得、アンテナが半導体チップ４と共に組み込まれる。
【００２１】
図２ｂにおいて、マウント１は、第一の層２および第二の層３を含み、両者は、互いの表面上に配置される。電気コンダクタ５ａ、５ｂは、第一の層２と第二の層３との間に半導体チップと共に配置される。マウントは、電気コンダクタおよび半導体チップの場所にわずかに隆起したエリアを有する。第一の層２および第二の層３の層の厚さが、電気コンダクタ５ａ、５ｂおよび半導体チップ４の寸法に比べて厚い場合、隆起したエリアはマウントの主な表面をわずかだけ越えて突き出る。
【００２２】
図２ｃは、図１に見られるトランスポンダーの短い側の辺に沿った断面図を示す。図２ｂにあるように、マウント１は、第一の層２および第二の層３を含み、これらの間に、電気コンダクタ５ａ、５ｂおよび半導体チップ４を含むアセンブリが配置される。図２ｃから、第一の電気コンダクタ５ａおよび第二の電気コンダクタ５ｂが電気的に誘電するように相互に接続されていないことが理解され得る。電気コンダクタ５ａ、５ｂのそれぞれのマウント内部に向いた辺は、それぞれの場合、半導体チップ４上に電気的に接触して接続される。電気コンダクタ５ａ、５ｂの外側に延びたこれらの辺は、この例示の実施形態において、マウント１の横側の辺と同じ長さだけ延びている。
【００２３】
トランスポンダー１２と電子機器（図示せず）との間の電気結合は、ここで第一に、トランスポンダーと電子機器との間の距離によって決定され、第二に、電気コンダクタ５ａ、５ｂから形成されたアンテナの表面エリアによって決定される。したがって、アンテナの表面エリアは、製造方法により通常、事前に決定された電気コンダクタの幅、およびマウント１の寸法により決定された長さによって決定される。したがって、トランスポンダー１２と電子機器との間の容量結合が良好になり、特定の値を超えない分離しか提供されない。
【００２４】
この欠点は、本発明の手段によって回避され得る。図３は、本発明の第一の例示の実施形態の平面図を示す。トランスポンダー１２は、ここでもマウント１の短い側の辺と平行になるように位置合わせされた電気コンダクタ５ａ、５ｂを備えるアンテナを有する平坦なマウント１を有する。容量結合を増加させるために、導電層６ａ、６ｂは、ここで第一の主面９に付与される。それぞれが関連付けられた電気コンダクタ５ａ、５ｂを有する二つの導電層６ａ、６ｂは、電気コンダクタ５ａ、５ｂによって形成されたアンテナの構成に対応する様態で設けられる。この場合、導電層６ａ、６ｂは、電気コンダクタ５ａ、５ｂと重なるように配置される。図３から理解され得るように、導電層６ａ、６ｂは、電気コンダクタ５ａ、５ｂの周りで対称的に配置される。図３において、電気コンダクタ５ａ、５ｂは、導電層６ａ、６ｂと完全には重ならない。これも、導電層６ａ、６ｂが十分に大きな表面エリアを有するとすれば必要ない。これとは対称的に、図５は、第二の例示の実施形態を示し、導電層６ａ、６ｂは電気コンダクタ５ａ、５ｂを完全に覆う。
【００２５】
高いインピーダンスの層をマウント１上にプリントし得る。高いインピーダンスの層は、無色かつ透明であるように付与されると、マウント１の外観が損われないため有利である。平坦なマウントはまた、通常、従来技術においてプリントされるため、例えば、会社のロゴ、番号または画像を付与するために、製造方法を変更する必要はない。なぜならば、高いインピーダンスの層に対するプリントプロセスが表面のプリントと共に実行され得るからである。
【００２６】
図４ａから図４ｄまでのそれぞれは、本発明による平坦なマウントの種々の例示の実施形態の断面図を示す。図４ａにおいて、平坦なマウント１は、例えば、プラスチックから形成されて、内部には、半導体チップ４および電気コンダクタ５ａ、５ｂが組み込まれる。導電層６ａ、６ｂは平坦なマウント１の第一の主面９に付与される。この例から導電層６ａ、６ｂおよび電気コンダクタ５ａ、５ｂが相互に重なり合うことが理解され得る。電気コンダクタ５ａ、５ｂおよび導電層は、相互に離れて配置される。したがって、平坦なマウント１は、電気コンダクタおよび導電層から形成された容量の二つの「電極」間の誘電体を表す。しかし、導電層と電気コンダクタとの間の距離が非常に短いため、結合容量のレベルが高くなる。
【００２７】
結合容量は、図４ｂに示すように、第一の主面９と同じぐらい長く延びている電気コンダクタ５ａ、５ｂによってさらに増加され得る。この場合、導電層６ａ、６ｂは、電気コンダクタ５ａ、５ｂと直接電気接触するようになり得る。これにより、最大の結合が生じる。図４ｃに示すように、平坦なマウント１は、ここでも、第一の層２および第二の層３を含み得、これらの層の間には、半導体チップ４および電気コンダクタ５ａ、５ｂを含む配置が設けられる。次いで、導電層６、６ｂは、ここでも、平坦なマウント１の第一の主面９上に配置される。
【００２８】
図４ｄは、本発明による配置のさらなる例示の実施形態のトランスポンダー１２の短い面に沿った断面図を示す。平坦なマウント１は、例えば、プラスチックで形成され、その第一の主面９上には、凹部１４が設けられる。半導体チップ４はこの凹部１４内に導入される。電気コンダクタ５ａ、５ｂは、マウント１の第一の主面９上に設けられ、導電層６ａ、６ｂは電気コンダクタ５ａ、５ｂと直接接触する。この場合、これらの導電層は、電気コンダクタ５ａ、５ｂと完全に重なる。機械的損傷に対する保護として、トランスポンダー１２は被覆層１１を有する。被覆層１１は、導電層、電気コンダクタおよび半導体チップ４を含む構成上に付与される。
【００２９】
図６は、第三の例示の実施形態を示す。図６は、上述の例示の実施形態とは、半導体チップ４が対称軸７および８上に設けられないように、半導体チップ、電気コンダクタ５ａ、５ｂおよび導電層６ａ、６ｂを含む構成が平坦なマウント１上に配置される点のみが異なる。これにより、平坦なマウント（好適には、紙で形成されるマウント）の屈曲または折り畳みから生じる半導体への損傷を防止することが可能であることが保証される。
【００３０】
動作の方法を、図７を参照してより詳細に説明する。図７は、本発明による、トランスポンダー１２および電子機器１３を含む配置の電気的等価回路を示す。簡単な形態では、トランスポンダー１２の電気的等価回路は、容量２７およびレジスタ２０から形成される並列回路を含む。データおよび電力は、トランスポンダー１２と電子機器１３（本等価回路においてはいかなる詳細もさらには示さない）との間で容量を介して交換される。この場合、２１および２２は、容量を示し、電子機器１３のアンテナと電気コンダクタ５ａ、５ｂ（トランスポンダー１２の電気双極子を形成する）との間で形成される。２３および２４は、電子機器１３のアンテナとプリントされた導電層６ａ、６ｂとの間の容量を示す。参照符号２５および２６は、トランスポンダー１２の導電層６ａ、６ｂと電気コンダクタ５ａ、５ｂとの間の容量を示す。この場合、容量２３、２５は容量２１と並列に接続される。容量２４、２６は、対応する様態で容量２２に接続される。プリントされた導電層６ａ、６ｂの遮蔽効果は、容量２１、２２を減少させることが認められる。しかし、この減少は、さらなる容量２３、２５および２４、２６によって補償されるよりはるかに大きい。容量２３、２４は、電子機器１３のアンテナと導電層６ａ、６ｂとの間に形成されるが、導電層の大きな表面エリアに起因して比較的大きい。導電層と電気コンダクタとの間の容量２５、２６も大きい。これは、導電層と各電気コンダクタ５ａ、５ｂとの間の距離が非常に短いからである。最大で、分離は、マウント１の厚さの半分に等しい。
【００３１】
したがって、本発明は、簡単でコスト効果のある様態で、従来技術より相当に大きな結合容量を有するトランスポンダーを提供することを可能にする。したがって、より長い距離でトランスポンダーを動作することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、従来技術に公知の平坦なマウントの平面図を示す。
【図２ａ】 図２ａは、図１に見られる平坦なマウントの異なる実施形態の断面図を示す。
【図２ｂ】 図２ｂは、図１に見られる平坦なマウントの異なる実施形態の断面図を示す。
【図２ｃ】 図２ｃは、図１に見られる平坦なマウントの異なる実施形態の断面図を示す。
【図３】 図３は、本発明による平坦なマウントの第一の例示の実施形態の平面図を示す。
【図４ａ】 図４ａは、図３に示す平坦なマウントの異なる実施形態の断面図を示す。
【図４ｂ】 図４ｂは、図３に示す平坦なマウントの異なる実施形態の断面図を示す。
【図４ｃ】 図４ｃは、図３に示す平坦なマウントの異なる実施形態の断面図を示す。
【図４ｄ】 図４ｄは、図３に示す平坦なマウントの異なる実施形態の断面図を示す。
【図５】 図５は、本発明による平坦なマウントの第二の例示の実施形態を示す。
【図６】 図６は、本発明による平坦なマウントの第三の例示の実施形態の平面図を示す。
【図７】 図７は、トランスポンダーと電子機器との間の容量結合の電気的等価回路を示す。

Claims (11)

1. 電子機器（１３）とデータおよび電力を交換するアンテナに接続された少なくとも一つの半導体チップ（４）を有する平坦なマウント（１）であって、該アンテナは、第一の電気コンダクタ（５ａ）と第二の電気コンダクタ（５ｂ）とを含む、平坦なマウント（１）と、
   該マウント（１）に設けられた第一の導電層（６ａ）であって、該第一の電気コンダクタ（５ａ）に重なる第一の導電層（６ａ）と、
   該マウント（１）に設けられた第二の導電層（６ｂ）であって、該第二の電気コンダクタ（５ｂ）に重なる第二の導電層（６ｂ）と
   を含む、トランスポンダー。
2. 前記第一の導電層（６ａ）は、前記第一の電気コンダクタ（５ａ）を完全に覆い、前記第二の導電層（６ｂ）は、前記第二の電気コンダクタ（５ｂ）を完全に覆う、請求項１に記載のトランスポンダー。
3. 前記第一の導電層（６ａ）は、誘電体によって分離され、前記第一の電気コンダクタ（５ａ）から離れて配置されており、前記第二の導電層（６ｂ）は、誘電体によって分離され、前記第二の電気コンダクタ（５ｂ）から離れて配置されている、請求項１または２に記載のトランスポンダー。
4. 前記第一の電気コンダクタ（５ａ）と前記第二の電気コンダクタ（５ｂ）とは、前記半導体チップ（４）と共に前記マウント（１）内に埋め込まれている、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスポンダー。
5. 前記第一の電気コンダクタ（５ａ）と前記第二の電気コンダクタ（５ｂ）とは、前記マウント（１）の上面（９）に設けられている、請求項１〜４のいずれか一項に記載のトランスポンダー。
6. 前記第一の導電層（６ａ）は、前記第一の電気コンダクタ（５ａ）と直接電気接触し、前記第二の導電層（６ｂ）は、前記第二の電気コンダクタ（５ｂ）と直接電気接触する、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトランスポンダー。
7. 前記第一の電気コンダクタ（５ａ）および前記第二の電気コンダクタ（５ｂ）のそれぞれは、前記マウント（１）の上面に対して直角に該マウント（１）の該上面に投影された線対称軸を定義し、
   前記第一の導電層（６ａ）は、該第一の電気コンダクタ（５ａ）によって定義された該マウント（１）の該上面における該線対称軸に対して線対称に配置されており、
   前記第二の導電層（６ｂ）は、該第二の電気コンダクタ（５ｂ）によって定義された該マウント（１）の該上面における該線対称軸に対して線対称に配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載のトランスポンダー。
8. 前記第一の電気コンダクタ（５ａ）の形状は、前記第二の電気コンダクタ（５ｂ）の形状と同一である、請求項１〜７のいずれか一項に記載のトランスポンダー。
9. 前記平坦なマウント（１）は、該平坦なマウント（１）の上面における、該平坦なマウント（１）の第一の対称軸（７）と、該平坦なマウント（１）の該上面における、該平坦なマウント（１）の第二の対称軸（８）とを含み、該第二の対称軸（８）は、該第一の対称軸（７）に直交し、
   前記半導体チップ（４）は、該第一の対称軸（７）および該第二の対称軸（８）以外の該平坦なマウント（１）の領域に配置されている、請求項１〜７のいずれか一項に記載のトランスポンダー。
10. 前記マウント（１）は、紙で形成されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のトランスポンダー。
11. 前記第一の導電層（６ａ）の表面エリアは、前記第一の電気コンダクタ（５ａ）の表面エリアより大きく、前記第二の導電層（６ｂ）の表面エリアは、前記第二の電気コンダクタ（５ｂ）の表面エリアより大きい、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のトランスポンダー。

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