PL186020B1 - Sposób wytwarzania cewki transponderowej - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania cewki transpon- derowej w którym wydziela sie rózne zwoje cewki w placie posiadajacym podloze dielek- tryczne i warstwe lepiszcza pokrytego przez przynajmniej jedna warstwe przewodzaca, po- przez matrycowanie warstwy przewodzacej przy uzyciu matrycy z powierzchniami o ostrych krawedziach do wytwarzania naciec rozdziela- jacych poszczególne zwoje bez usuwania mate- rialu przewodzacego ani wgniatania go w glab, poprzez wywieranie poprzecznego nacisku na przynajmniej jedna strone sciezki, przewodza- cej, znamienny tym, ze przed matrycowaniem pokrywa sie warstwe przewodzaca (2) war- stewka powierzchniowa (3) ulatwiajaca matry- cowanie, do naciec (7) wprowadza sie przy- najmniej jeden material izolacyjny (9) zapew- niajacy elektryczna izolacje róznych zwojów (8), a do zwojów dolacza sie przynajmniej je - den podzespól elektroniczny (25). F IG . 5 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania cewki transponderowej. Ściślej, wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania cewek do transponderów, zwłaszcza do kart mikroukładowych.

Stan techniki

W technologii transponderów, a zwłaszcza kart mikroukładowych typu transponderowego, często pożądane jest łączenie cewki indukcyjnej z układem elektronicznym, na przykład układem scalonym, zamontowanym na płytce obwodu drukowanego. Takie rozwiązanie jest opisane, na przykład, w dokumencie WO-91/19302. Uogólniając, cewka jest wytwarzana poprzez nawinięcie drutu wokół rdzenia. Takie cewki są trudne do wykonania, a w związku z tym stosunkowo kosztowne. Ponadto, połączenie pomiędzy obwodem drukowanym i cewką stwarza pewne dodatkowe problemy przy montowaniu oraz bywa zawodne, zwłaszcza gdy te elementy są umieszczone na karcie mikroukładowej, nie zapewniającej odpowiedniej ochrony przed odkształcaniem i mechanicznymi naprężeniami. Ponadto grubość cewki sprawia, że ciężko zintegrować ją z kartą mikroukładową o standardowej grubości wynoszącej 0,76 mm.

Znane są cewki, uformowane bezpośrednio ze ścieżek przewodzących obwodu drukowanego, co umożliwia uniknięcie operacji lutowania. Ścieżki obwodu drukowanego są wytwarzane sposobem fotochemicznym, w ramach którego wykonuje się liczne kosztowne operacje z wykorzystaniem zanieczyszczających materiałów.

Dokument US 4 555 291 opisuje zasadniczo mechaniczny sposób wytwarzania cewki. Cienka metalowa warstewka jest najpierw przycinana w kształcie spirali. Dla zapewnienia sztywności wyciętej spirali kolejne zwoje nie są całkowicie od siebie separowane. Spirala jest następnie mocowana na arkuszu materiału dielektrycznego, po czym rozpoczyna działanie drugie urządzenie usuwające wzajemne połączenia pomiędzy zwojami, tak aby obwód nie zatracił swego charakteru indukcyjnego.

Takie rozwiązanie jest skomplikowane do zastosowania i wymusza wykonanie w tym szczególnym przypadku dwóch oddzielnych operacji cięcia. Grubość wstępnie wycinanej warstewki metalowej musi być wystarczająca, by można ją było transportować bez deformacji lub przerwań; szerokość zwojów i przerw, które zostały wycięte pomiędzy zwojami, również muszą być odpowiednie w celu zapewnienia choć minimalnej sztywności przed stratyfikacją na podłożu dielektrycznym.

Znane są inne sposoby wytwarzania cewek z syntetycznej warstewki pokrytej dodatkową warstwą przewodzącą, przy czym zgodnie z tymi sposobami liczne zwoje są rozłączane poprzez mechaniczne matrycowanie warstwy przewodzącej, wykonywane za pomocą odpowiedniej matrycy. Na przykład, dokumenty US 2 622 054, EP O 096 516 lub GB 619 058 opisują warianty takiego sposobu. Trudne jest uzyskanie ścieżek o bardzo małej szerokości za pomocą wspomnianego matrycowania. Ponadto, warstewka syntetyczna musi mieć wystarczającą grubość by wytrzymywać nacisk matrycowania i pozostać wystarczająco sztywną w obszarach matrycowanych.

Dokument DE-2 758 204 opisuje sposób wytwarzania obwodu drukowanego, zwłaszcza indukcyjności, w którym różne ścieżki, tworzące cewki, są rozdzielane poprzez obróbkę termiczno-mechaniczną warstewki syntetycznej z dodatkową warstwą metalową. Rozgrzane

186 020 metalowe ostrze przechodzi przez dodatkową metalową warstwę i jednocześnie powoduje, że część warstwy syntetycznej topi się pod metalem.

Sposób opisany we wspomnianym dokumencie jest dostosowany przede wszystkim do wytwarzania różnych rodzajów urządzeń lub cewek, których grubość nie ma tak dużego znaczenia. Grubość syntetycznej warstwy musi być odpowiednio duża, by mogła być nacinana przez ostrze i w tym samym czasie mogła być ogrzewana bez całkowitego przecięcia. Kontrola temperatury ostrza sprawia dodatkowe kłopoty; ponadto, metalowe ostrze musi być przesuwane wystarczająco powoli, by materiał syntetyczny miał czas na stopienie. Ten sposób jest więc niedostosowany do wytwarzania cewek, które muszą być zintegrowane z kartami mikroukładowymi, oraz których koszt i czas produkcji muszą być zminimalizowane.

Zgłoszenie patentowe WO98/04105, którego treść jest tutaj cytowana, opisuje sposób wytwarzania transpondera, a zwłaszcza karty mikroukładowej, zawierającej cewkę wykonaną poprzez matrycowanie płata posiadającego warstwę przewodzącą, bez wgniatania materiału w głąb lub usuwania materiału przewodzącego. Matryca posiada powierzchnie o ostrych krawędziach, które wchodzą w kontakt z warstwą przewodzącą. Przy zastosowaniu tego sposobu możliwe jest uzyskanie tanim kosztem wyjątkowo cienkich cewek, które mogą być wstawiane, na przykład, do kart mikroukładowych. Szerokość nacięć jest wystarczająco mała, by duża ilość zwojów mogła być uzyskana w obszarze tak małym, jak transponder lub karta mikroukładowa.

Istota wynalazku

Sposób wytwarzania cewki do transpondera, w którym wydziela się różne zwoje cewki w płacie posiadającym podłoże dielektryczne i warstwę lepiszcza pokrytego przez przynajmniej jedną warstwę przewodzącą, poprzez matrycowanie warstwy przewodzącej przy użyciu matrycy z powierzchniami o ostrych krawędziach do wytwarzania nacięć rozdzielających poszczególne zwoje bez usuwania materiału przewodzącego ani wgniatania go w głąb, poprzez wywieranie poprzecznego nacisku na przynajmniej jedną stronę ścieżki przewodzącej, według wynalazku wyróżnia się tym, że przed matrycowaniem pokrywa się warstwę przewodzącą warstewką powierzchniową ułatwiającą matrycowanie, do nacięć wprowadza się przynajmniej jeden materiał izolacyjny zapewniający elektryczną izolację różnych zwojów, a do zwojów dołącza się przynajmniej jeden podzespół elektroniczny.

Korzystnym jest, że ponadto wytwarza się przynajmniej jedno wgłębienie dla przynajmniej jednego podzespołu elektronicznego.

Wspomniane wgłębienie wypełnia się korzystnie materiałem powlekającym podzespół elektroniczny.

W podłożu dielektrycznym wytwarza się korzystnie miejscowe wzmocnienia w obszarze podzespołu elektronicznego. W podłożu dielektrycznym wytwarza się korzystnie przynajmniej jeden przelotowy otwór dla części warstwy przewodzącej. Materiał izolacyjny korzystnie zawiera powłokę, którą nakłada się na zwoje po matrycowaniu nacięć.

Materiał izolacyjny do wypełniania nacięć korzystnie zawiera lepiszcze do mocowania dodatkowego płata ochronnego, które przykleja się do płata po matrycowaniu.

Płat korzystnie zagina się dla rozchylenia nacięcia przy wprowadzaniu materiału izolacyjnego.

Płat korzystnie prostuje się przez ściskanie.

Korzystnie zagina się przynajmniej część warstwy przewodzącej i tworzy się przynajmniej jeden mostek elektryczny nad zwojami.

Warstwę przewodzącą mocuje się korzystnie na podłożu za pomocą nietrwałego lepiszcza, a po matrycowaniu nacięć odkleja się przynajmniej część warstwy przewodzącej.

Korzystnie odkleja się przynajmniej jedną część zawierającą przynajmniej część warstwy przewodzącej pomiędzy zwojami cewki.

Korzystnie odkleja się przynajmniej jedną część zawierającą przynajmniej część warstwy przewodzącej na zewnątrz zwojów cewki.

Przynajmniej jedna odklejona część zawiera korzystnie przynajmniej jeden segment zwojów.

186 020

Indukcyjność cewki korzystnie dostraja się po matrycowaniu przez odklejenie części zwojów i/lub obróbkę zwojów.

Po odklejeniu segmentu zwojów poprzednio pokrytego warstwą izolacyjną, korzystnie stosuje się ten segment jako mostek elektryczny.

Warstwę przewodzącą korzystnie przykleja się na podłożu dielektrycznym jedynie w pewnych częściach, ułatwiając późniejsze oddzielenie pozostałych części.

Warstwę przewodzącą wciska się korzystnie do podłoża dielektrycznego dla poprawy płaskości.

Korzystnie laminuje się pośredni płat dielektryka, mający grubość warstwy przewodzącej, którego kształt odpowiada częściom bez ścieżek, dla poprawy płaskości.

Korzystnie mocuje się przynajmniej jeden podzespół elektroniczny obejmujący zwoje cewki.

Materiał izolacyjny zdejmuje się korzystnie z części stykowych zwojów cewki i umieszcza się na nich bezpośrednio, bez lutowania, przynajmniej jeden styk podzespołu elektronicznego.

Proponuje się więc ulepszony sposób wytwarzania cewki opisanej we wspomnianym zgłoszeniu W098/04105, umożliwiający zwiększenie gęstości zwojów cewki transpondera i/lub zmniejszenie grubości cewki.

Wynalazek jest oparty na spostrzeżeniu, że trudne jest uzyskanie czystego i precyzyjnego wycinania nacięć wyznaczających zwoje cewki w urządzeniu opisanym w zgłoszeniu W098/04105. Trudności wiążą się z plastycznością metali stosowanych jako warstwa przewodząca. W czasie opuszczania, matryca ma tendencje do zagłębiania się w warstwie przewodzącej powodując jej odkształcenie, nie przecinając jej w sposób natychmiastowy. Gdy nacisk jest wystarczający, warstwa przewodząca błyskawicznie rozrywa się pod matrycą Krawędzie obrzeżą nacięcia wytłoczonego przy użyciu tego sposobu nie są zbyt czyste i czasem posiadają zadziory; czyste i względnie płytkie nacięcia są w rezultacie trudne to wytłoczenia, zwłaszcza gdy matryca nie jest idealnie zaostrzona. W celu zmniejszenia ryzyka wystąpienia zwarć pomiędzy zwojami po obu stronach nacięcia, konieczna jest częsta wymiana matrycy oraz matrycowanie nacięć o względnie dużej szerokości, na przykład poprzez dalsze opuszczenie matrycy, celem czego jest zwiększenie gęstości zwojów i ograniczenie grubości cewki.

Ponadto, trudne jest laminowanie warstwy ochronnej (z reguły PVC - polichlorek winylu) na karcie mikroukładowej, na warstwie przewodzącej (z reguły aluminium). Problem ten ma szczególne znaczenie, gdy płat aluminiowy nie jest idealnie płaski. Zgodnie z wynalazkiem, te niedogodności są wyeliminowane poprzez wcześniejsze pokrycie warstwy przewodzącej, która ma być matrycowana, powierzchniową warstewką, na przykład warstewką syntetyczną.

Testy wykazały, że warstewka powierzchniowa może znacznie ułatwić operacje matrycowania nacięć, oraz pozwala na uzyskanie znacznie czystszych krawędzi na obrzeżach nacięć przy analogicznej głębokości penetracji przy zastosowaniu identycznej matrycy.

Dzięki dodatkowemu wstawieniu materiału izolacyjnego w matrycowane nacięcia, na przykład powleczenia, lepiszcza lub materiału laminowanej górnej warstwy, możliwe jest również zagwarantowanie optymalnej izolacji pomiędzy sąsiednimi zwojami.

Ten sposób pozwala również na uniknięcie wspomnianych wcześniej wad istniejącego stanu techniki.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, został bliżej objaśniony na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrojowy widok płata, fig. 2 - przekrojowy widok matrycy ponad płatem przed rozdzieleniem zwojów, fig. 3 widok przekrojowy metalowej warstwy przewodzącej po rozdzieleniu zwojów, fig. 4 - wprowadzanie materiału izolacyjnego do nacięć, fig. 5 - laminowanie płata, fig. 6 - przekrój przez część gotowej karty, fig. 7 - kartę mikroukładową w widoku perspektywicznym, według pierwszego przykładu realizacji połączenia pomiędzy cewką i podzespołem elektronicznym, przy. czym oba te elementy są przedstawione jako przezroczyste, a fig. 8 przedstawia kartę mikroukładową w widoku perspektywicznym, zawierającą obwód drukowany według drugiego przykładu realiza6

186 020 cji połączenia pomiędzy cewką i podzespołem elektronicznym, przy czym oba te elementy są przedstawione w jako przezroczyste.

Figura 1 przedstawia przekrojowy widok płata. Płat składa się z dowolnego podłoża dielektrycznego 1, na przykład materiału syntetycznego typu PVC lub tektury, pokrytego warstwą przewodzącą 2. W zależności od zastosowania zostanie wybrana elastyczna warstewka bądź, w przeciwnym przypadku, bardziej sztywna warstewka. Podłoże 1 może składać się ze złożonego łub wielowarstwowego materiału, na przykład laminatu zawierającego pewną liczbę warstw materiału, albo może posiadać miejscowe wzmocnienia, na przykład z epoksydu, włókna szklanego, włókien węglowych, i tym podobnych, na przykład w obszarze przeznaczonym do przyjmowania podzespołu elektronicznego.

Powierzchniowa warstwa przewodząca 2 jest nakładana na podłoże dielektryczne 1 przy zastosowaniu znanego sposobu, oraz jest utrzymywana na miejscu na przykład w wyniku lutowania lub przy użyciu lepiszcza 4. Lepiszcze 4 może być na przykład lepiszczem termoutwardzalnym, lepiszczem utwardzalnym na zimno lub lepiszczem, które twardnieje pod wpływem wystawienia na działanie promieni ultrafioletowych; możliwe jest również zastosowanie jako lepiszcza 4 dwustronnie przylepnego płata lub klejącej pod wpływem ciepła warstewki. Warstwa przewodząca 2 jest wykonana z odpowiedniego metalu, na przykład miedzi, aluminium, srebra lub stopu przewodzącego, lub tuszu przewodzącego.

Opcjonalnie, podłoże dielektryczne 1 może być wyposażone w otwory przelotowe, które będą wypełniane materiałem warstwy, 2 pod wpływem nacisku laminacji. Punkty kontaktu elektrycznego na dolnej powierzchni płata mogą być w takim przypadku ekonomicznie wytwarzane. W alternatywnym rozwiązaniu, otwory mogą być metalizowane za pomocą dodawanego wkładu.

Zgodnie z wynalazkiem, górna powierzchnia (przeciwna do podłoża) warstwy przewodzącej 2 jest uprzednio przynajmniej w części pokrywana warstewką materiału syntetycznego. Metalowe płaty, na przykład aluminiowe, pokryte cienką, syntetyczną warstwą ochronną, są powszechnie dostępne w handlu. Zadaniem warstewki powierzchniowej 3 jest przede wszystkim ułatwianie matrycowania nacięć, oddzielania ścieżek oraz ulepszenie jakości uzyskanych nacięć.

Możliwe jest również nałożenie warstewki powierzchniowej 3 na warstwę przewodzącą 2 po tym, jak warstwa 2 i podłoże dielektryczne 1 zostały poddane laminacji, na przykład tuż przed matrycowaniem.

Figura 2 przedstawia przekrojowy widok matrycy 15 ponad płatem przed rozdzieleniem zwojów. Matryca 5 posiada powierzchnie 6 o ostrych krawędziach, wchodzące w kontakt z warstewką powierzchniową 3.

Matryca 5 jest opuszczana, za pomocą nie pokazanego zespołu, wywierając nacisk wystarczający do tego, by powierzchnie 6 o ostrych krawędziach weszły w głąb i nacięły metalową warstwę przewodzącą 2. Do kontroli opuszczania matrycy mogą być zastosowane na przykład mechaniczne ograniczniki. Profil powierzchni 6 jest wystarczająco zaostrzony, by matryca wytwarzała czyste nacięcia 7 w warstwie przewodzącej 2 bez usuwania materiału przewodzącego, jak to działo się w przypadku sposobów frezowania, oraz bez wpychania materiału w głąb, jak to działo się w przypadku sposobów matrycowania opisanych w dokumencie GB 1 138 628. W niniejszym rozwiązaniu, materiał metalowy jest nacinany przez powierzchnie 6.

Figura 3 przedstawia widok przekrojowy metalowej warstwy przewodzącej 2 po rozdzieleniu zwojów 8. Można zauważyć, że nacięcia 7 są tylko na tyle głębokie, by przejść przez warstewkę powierzchniową 3, metalową warstwę 2, warstwę lepiszcza i ewentualnie lekko naruszyć syntetyczne podłoże dielektryczne 1. W jednym wariancie, nacięcia 7 całkowicie przechodzą jedynie przez warstewkę powierzchniową 3 i metalową warstwę przewodzącą 2, przy czym spód nacięcia znajduje się po środku warstwy lepiszcza 4. W ten sposób syntetyczne podłoże dielektryczne 1 jest nieznacznie osłabiane jedynie na tyle, na ile jest to potrzebne do rozdzielenia zwojów 8, oraz może mieć minimalną grubość.

W przedstawionym wariancie przykładu realizacji wynalazku, warstewka powierzchniowa 3, przewidziana do ułatwienia wytwarzania czystych nacięć, jest usuwana po ukończę186 020 niu operacji matrycowania w celu jak największego zmniejszenia grubości karty. Z tego powodu, warstewka powierzchniowa 3 nie musi być koniecznie przyklejona do metalowej warstwy przewodzącej 2, lub przynajmniej nie jest przyklejona za pomocą trwałego lepiszcza.

Matrycowanie powoduje boczne wpychanie materiału do nacięć 7. Wpychanie materiału powoduje wyginanie płata, przedstawione ze znaczną przesadą na fig. 3, w wyniku czego nacięcia znacznie się rozszerzają.

W celu optymalizacji gęstości zwojów 8 na obwodzie drukowanym, szerokość nacięć 7 powinna być jak najmniejsza. Warstewka powierzchniowa 3 pozwala na uzyskanie bardzo czystych nacięć, tak że znacznie zmniejszone jest ryzyko powstania zwarć pomiędzy zwojami 8, przez zadziory pozostałe po nacinaniu.

Matryca posiada ukształtowaną spiralnie powierzchnię tnącą 6, a jej zadaniem jest wycinanie elementu indukcyjnego (cewki) w warstwie przewodzącej 2, której zwoje są formowane w postaci ścieżek przewodzących obwodu drukowanego. Mogą być wykonane typowe dodatkowe operacje, jak na przykład wiercenie lub lutowanie, w celu zamocowania dyskretnych podzespołów na wytwarzanym obwodzie drukowanym.

W czasie procesu wytwarzania, który nie został tu zilustrowany, niektóre wstępnie nacinane obszary warstwy przewodzącej 2 są z korzyścią odklejane i usuwane w taki sposób, by zachować jedynie użyteczne części warstwy przewodzącej 2. Usuwanym obszarem może być, na przykład, metalowy obszar A (fig. 7 i 8) między zwojami wewnątrz cewki, albo odcinek tych zwojów. Dzięki pozbyciu się części A i C, odpowiednio wewnątrz lub na zewnątrz zwojów, części te o kształcie niezbyt poddającym się kontroli nie będą brały udziału w zakłócaniu, linii pola magnetycznego cewki, a w związku z tym nie będą zmieniać własności cewki w sposób trudny do przewidzenia. Poprzez odklejenie części B zwojów może być na przykład regulowana indukcyjność cewki. Możliwe jest również ustawianie indukcyjności cewki poprzez obróbkę zwojów po matrycowaniu. W celu ułatwienia odklejania, z korzyścią stosuje się nietrwałe lepiszcze pomiędzy warstwą przewodzącą 2 i podłożem dielektrycznym 1, co pozwala na łatwe odklejanie odpowiednich części A, B, C. W innym przykładzie realizacji, możliwe jest również uprzednie nałożenie lepiszcza jedynie na tych częściach metalowej warstwy 2, które są przeznaczone do pozostania na podłożu dielektrycznym 1, oraz pozostawienie nie przyklejonej pozostałej części, która jest przeznaczona do usunięcia.

Warstwa dielektryka, na przykład z pCv, staje się widoczna w częściach karty A, B, C, gdzie metalowa warstwa 2 została oderwana wraz z warstewką powierzchniową 3 i/lub warstwą lepiszcza 4. Laminacja (dalej opisana) warstwy ochronnej 22 na wierzchu karty jest w takim przypadku znacznie ułatwiona, ponieważ warstwa ochronna jest tak dobrana, by była wykonana z tego samego materiału dielektrycznego co podłoże dielektryczne 1. W szczególności, jeśli część C warstwy przewodzącej jest odklejana, przyleganie warstw jest zapewniane na krawędziach karty.

Po wycięciu nacięć 7, sposób według wynalazku przewiduje etap wprowadzania materiału izolacyjnego do nacięć 7 w celu zapobiegania zamykania nacięć pod wpływem odkształceń karty. Na fig. 4, nacięcia są wypełniane powłoką, na przykład lakierem, żywicą lub wstępnie impregnowanym materiałem izolacyjnym 9, na przykład rozpylonym natryskowo na powierzchni płata, przyklejoną lub nałożoną poprzez serigrafię. Nacięcia mogą być również wypełniane i izolowane dowolnym materiałem izolującym. Na przykład, powierzchnia płata może być powlekana utwardzanym na gorąco łub na zimno lepiszczem, które jest wystarczająco płynne, by penetrować wnętrza nacięć 7 aż do ich spodu, oraz by pozwalać na odklejanie górnej warstwy ochronnej z powierzchni cewki. Biorąc pod uwagę maksymalne rozstawienie nacięć, dzięki wygięciu płata wybrany materiał izolacyjny 9 z łatwością penetruje spód nacięć 7. Materiał izolacyjny 9 pozwala na kompensację nieregularności wysokości ponacinanego płata. Umożliwia również częściowe wypełnianie nacięć 7 materiałem wierzchniej warstwy, która będzie później poddawana laminacji, jak to zostanie poniżej opisane.

Gdy ryzyko wystąpienia zwarć pomiędzy sąsiednimi zwojami jest wysokie, na przykład w przypadku elastycznego podłoża, możliwe jest usunięcie (na przykład poprzez odklejenie) części warstwy przewodzącej pomiędzy zwojami. W tym przypadku, konieczne jest wycięcie

186 020 dwóch nacięć pomiędzy zwojami, które mają być izolowane, oraz odklejenie metalu pomiędzy tymi dwoma nacięciami.

Następny etap wytwarzania, który jest opcjonalny i nie został tutaj zilustrowany, przewiduje wyprostowanie płata poprzez ściśnięcie go pomiędzy dwiema płytami, na przykład o wysokiej temperaturze, w taki sposób, by kompensować wygięcie.

W pierwszym przykładzie realizacji, nacisk przykładany w czasie operacji korekcji wygięcia jest wystarczający, by ścisnąć nie odklejane części warstwy przewodzącej do grubości podłoża dielektrycznego 1. Możliwe jest również dociskanie warstwy przewodzącej 2 tak długo, aż będzie ona leżeć w tej samej płaszczyźnie z górną powierzchnią podłoża dielektrycznego 1, dzięki czemu powstały układ warstwowy jest bardziej płaski.

W drugim przykładzie realizacji, różnica wysokości powstająca w wyniku odklejenia części A, B i/lub C warstwy przewodzącej 2 jest kompensowana przez laminację na podłożu dielektrycznym I płata dielektrycznego, nie pokazanego, który ma zasadniczo grubość warstw, oraz którego kształt odpowiada odklejonym częściom A, B, C.

W trzecim przykładzie realizacji, różnica wysokości jest kompensowana przed laminacją podłoża dielektrycznego 3, nawet przed nałożeniem warstwy 2, 3, płatem dielektryka, nie pokazanym, który zasadniczo miał grubość warstw 2, 3 i materiału izolacyjnego 9, oraz którego kształt odpowiada częściom bez ścieżek A, B, C. W tym przypadku, warstwa przewodząca 2 jest nacinana w pożądanym kształcie zanim zostanie ułożona na podłożu dielektrycznym 1.

Następny etap wytwarzania, który nie jest tutaj zilustrowany, wymusza montaż przynajmniej jednego elektrycznego lub elektronicznego podzespołu na płacie. Ten podzespół może być mocowany na arkuszu dowolnym sposobem, na przykład poprzez przyklejenie lub zlepienie. W innym przykładzie realizacji, omówione poniżej, podzespół jest po prostu umieszczany w odpowiednim miejscu na płacie i będzie tam utrzymywany przez górną warstwę ochronną. W zależności, od grubości podzespołu, może być konieczne zapewnienie wgłębienia w płacie do przyjmowania podzespołu bez tworzenia wybrzuszenia na powierzchni karty. Wgłębienie może być na przykład utworzone w jednej lub większej ilości warstw, przed, w czasie lub po ułożeniu tych warstw. Możliwe jest również wykonywanie tego wgłębienia za pomocą matrycy 5, która w tym przypadku posiada jedną lub więcej części pozwalające na dociskanie materiału płata lub wpychane w głąb w obszarze przeznaczonym do przyjmowania podzespołu lub w jakimkolwiek innym obszarze, który mógłby mieć nadmierną grubość, na przykład w obszarze mostka pomiędzy cewką i podzespołem elektrycznym. Obszar wgłębienia może być wykonywany miejscowo; możliwe jest również wypełnianie wgłębienia materiałem, który pokrywa element elektroniczny i utrzymuje go w miejscu.

Figura 5 ilustruje następny krok wytwarzania transpondera według wynalazku. W czasie tego etapu, płat według wynalazku, pokryty materiałem izolacyjnym 9 przynajmniej w części wypełniającą nacięcia 7, jest laminowany pomiędzy (przynajmniej) jednym górnym płatem ochronnym 22 i (przynajmniej) jednym dolnym płatem ochronnym 27. Każdy płat ochronny jest z korzyścią mocowany pod naciskiem, na przykład za pomocą warstwy lepiszcza, odpowiednio 220 i 270. Warstwa lepiszcza 220 umożliwiająca mocowanie płata warstwy ochronnej 22 jest wystarczająco gruba i płynna, by kompensować nieregularności w grubości na powierzchni karty, zwłaszcza w obszarze cewki i elektronicznego podzespołu lub podzespołów, oraz by, wypełniać szczeliny w nacięciach 7. Płaty ochronne 22, 27 mogą być również laminowane poprzez ściskanie na gorąco bez warstwy lepiszcza 220, 270. W tym przypadku, stopiony materiał płatów również bierze udział w kompensacji nieregularności grubości oraz w wypełnianiu szczelin w nacięciach 7. Ponadto, okna, na przykład dla kontaktów elektrycznych, oraz wgłębienia do przyjmowania podzespołów w płytce, mogą być wykonane w znany sposób w płacie 22 i/lub 27. Zewnętrzna powierzchnia płatów 22 i 27 jest wystarczająco gładka do umożliwienia drukowania gotowej karty w przypadku, gdy płaty 22, 27 nie zostały uprzednio zadrukowane.

W innym przykładzie realizacji wynalazku, dolny płat ochronny 27 nie jest stosowany. W tym przypadku, dolna zewnętrzna powierzchnia karty składa się bezpośrednio z warstwy podłoża dielektrycznego 1, która musi mieć powierzchnie o odpowiednich własnościach, co

186 020 umożliwia drukowanie i, jeśli jest to niezbędne, pewne funkcjonowanie urządzeń automatycznych.

W innym przykładzie realizacji, karta mikroukładowa jest wytwarzana poprzez umieszczenie płata w formie, oraz poprzez wstrzykiwanie materiału wokół tego płata. W tym przykładzie realizacji korzystne może być laminowanie dodatkowej warstwy podłoża dielektrycznego 1 na zestawie w taki sposób, by uformować jak najbardziej symetryczny płat. W każdym z przypadków, kompensacja wygięcia płata jest mniej krytyczna w tym przykładzie realizacji.

Figura 6 przedstawia przekrój przez część gotowej karty. Należy zauważyć, że pod wpływem nacisku przykładanego przy laminacji warstw ochronnych 22, 27 i dzięki sztywności tych płatów, unika się wygięcia karty, co oznacza, że ten sposób pozwala na uzyskiwanie absolutnie płaskich płytek. Wspomniany etap prostowania płata poprzez kompensację przed laminacją płatów 22, 27 nie jest zasadniczo potrzebny w przypadkach, i gdy płaty 22, 27 są poddawane laminacji na zimno.

Należy zauważyć, że w częściach A, B, C bez ścieżek przewodzących warstwa 220 może być laminowana bezpośrednio na podłożu dielektrycznym 1 lub, jeśli jest to właściwe rozwiązanie, na wspomnianej warstwie kompensacji wysokości. W ten sposób zapewniane jest przyleganie.

Niektóre karty mikroukładowe są wykonane z pojedynczego płata. Możliwe jest, na przykład, rozprowadzanie dużej ilości cewek, rozmieszczonych w matrycy, na pojedynczym płacie o odpowiednim rozmiarze lub na ciągłym pasku. Różne cewki na płacie mogą albo być wytwarzane jednocześnie, przy zastosowaniu matrycy o dużym rozmiarze, albo kolejno za pomocą tej samej matrycy przesuwanej po każdym cięciu (ruch skokowy). W obu przypadkach niezbędna jest nie przedstawiona operacja dzielenia płata i nacinania pojedynczych płytek po laminacji różnych warstw.

Powyżej zostało w skrócie opisane połączenie elektronicznego podzespołu lub podzespołów ze zwojami 8 wytwarzanej cewki. Fig. 7 i 8 przedstawiają dwa przykłady realizacji tego połączenia, w przypadku gdy transponder składa się z karty mikroukładowej zawierającej podzespół elektroniczny 25 i zwoje 8.

Podzespół elektroniczny 25, który może być umieszczany we wgłębieniu, nie pokazanym, w jednej lub kilku warstwach karty, jest połączony z dwiema końcówkami elementu indukcyjnego. Połączenie pomiędzy podzespołem elektronicznym 25 i wewnętrznym zwojem cewki może być wykonane bezpośrednio w przypadku, pokazanym na fig. 7, gdy podzespół elektroniczny 25 jest umieszczany pomiędzy zwojami cewki. Połączenie z zewnętrznym zwojem cewki musi być jednak wykonane za pomocą mostka elektrycznego 80 nad zwojami 8. Mostek może na przykład składać się z prostego przylutowanego przewodu ponad lub pod zwojami 8. W przypadku układu z wieloma warstwami przewodzącymi, możliwe jest również zastosowanie jednej lub więcej metalowych warstw, które mająpełnie funkcje mostka.

Na figurze 7, mostek jest wykonany w bardzo prosty sposób poprzez odklejenie (po, jeśli jest to właściwe, rozprowadzeniu materiału izolacyjnego 9) odpowiedniej długości ostatniego zwoju i zagięcie go nad, jeśli jest to konieczne, pozostałymi zwojami, albo pod innymi zwojami poprzez przepuszczenie go przez przelotowy otwór specjalnie w tym celu zapewniony.

Elektryczna izolacja pomiędzy mostkiem elektrycznym 80 i innymi zwojami jest uzyskiwana wyłącznie za pomocą rozprowadzonego materiału izolacyjnego 9 i/lub przez warstewkę powierzchniową 3. Koniec mostka elektrycznego 80 może być przyklejany pomiędzy zwojami lub po prostu utrzymywany na miejscu dzięki sztywności metalowej warstwy przewodzącej 2. Przetyczka łącznikowa 250 podzespołu elektronicznego 25 jest umieszczana w elektrycznym kontakcie z mostkiem elektrycznym 80, odpowiednio z wewnętrznym zwojem cewki. W jednym wariancie, możliwe jest również zagięcie ponad zwojami części warstwy przewodzącej, niezależnej od cewki.

Na figurze 8, podzespół elektroniczny 25 jest zamontowany w poprzek zwojów 8. Ten układ zapewnia, że mostek elektryczny 80 staje się zbędny; przetyczka łącznikowa 250 podzespołu elektronicznego 25 jest elektrycznie połączona z zewnętrznym zwojem cewki, przy czym przetyczka łącznikowa 250 jest połączona bezpośrednio z wewnętrznym zwojem cewki.

186 020

Ten wariant jest zasadniczo prosty do realizacji, lecz ogranicza wybór podzespołów elektronicznych 25, które mogą być zastosowane, oraz posiada tę wadę, że dodaje grubość cewki do grubości podzespołu elektronicznego 25 lub wymusza zastosowanie wgłębienia lub obniżenia zwojów w konkretnych miejscach.

Przetyczki łącznikowe 250 mogą być przyklejane, lutowane lub mocowane poprzez przylepienie do zwojów 8. Stwierdzono w klasycznych transponderach, że takie lutowanie czasem powoduje pęknięcia, gdy karta jest wielokrotnie odginana lub odkształcana. W celu zmniejszenia tego ryzyka, w korzystnym przykładzie realizacji wynalazku przetyczki łącznikowe 250 są po prostu rozmieszczane ponad zwojami 8, bez lutowania ani żadnego szczególnego mocowania.. Podzespół elektroniczny 25 jest wówczas dociskany do zwojów 8 przez warstwę ochronną 22. Taki układ pozwala, by przetyczki przesuwały się delikatnie po zwojach 8, gdy karta jest odginana, oraz wracały do swego pierwotnego położenia, gdy karta wraca do pierwotnego kształtu. Dzięki elastyczności górnej warstwy ochronnej 22, przetyczki pozostają stale dociskane z pewnym naciskiem do części stykowej zwojów 8, co zapewnia dobrej jakości kontakt elektryczny nawet po tym, jak karta została zagięta lub odkształcona dużą ilość razy.

Oczywiście ważne jest zapewnienie, by obszar zwojów 8, który jest przeznaczony do wchodzenia w kontakt z przetyczkami podzespołu elektronicznego 25, nie był pokrywany materiałem izolacyjnym. W tym celu, ten obszar może na przykład być chroniony w czasie laminacji warstwy 2 lub nakładania materiału izolacyjnego 9. Możliwe jest również miejscowe usunięcie tych warstw przed zamontowaniem podzespołu elektronicznego 25.

Ta dodatkowa cecha wynalazku jest niezależna od sposobu wytwarzania cewki i może być zastosowana do łączenia dowolnego typu zwiniętej lub wykrojonej cewki do dowolnego typu podzespołu elektronicznego. W zależności od żądanego zastosowania i dostępnej przestrzeni pozostającej na płytce, podzespoły inne niż podzespół elektroniczny 25 i zwoje 8 mogą być zintegrowane na układzie scalonym 21. Możliwe jest na przykład umieszczenie w układzie akumulatora (nie pokazanego), który może być ładowany z zewnątrz za pośrednictwem elementu indukcyjnego, na przykład za pośrednictwem elementu 23. Te pozostałe podzespoły mogą być precyzyjnie połączone ze sobą i ze zwojami 8 i podzespołem elektronicznym 25 za pośrednictwem ścieżek przewodzących, wytworzonych w powierzchniowej przewodzącej warstwie lub warstwach 2 w sposób opisany powyżej.

W przeciwieństwie do wielu znanych rozwiązań, wytwarzanie zwojów 8 na układzie drukowanym przy zastosowaniu sposobu według wynalazku powoduje powstawanie bardzo niewielu nieregularności powierzchniowych, które to nieregularności są, ponadto, kompensowane za pomocą lepiszcza lub poprzez złączenie głównych warstw. Względnie łatwe jest mocowanie górnego płata 22 przy otrzymywaniu idealnie płaskiej powierzchni zewnętrznej.

Mogą być zastosowane inne sposoby laminowania kart mikroukładowych do cewek według wynalazku, na przykład sposoby będące przedmiotem zgłoszenia patentowego W094/22111, którego treść jest tutaj cytowana, albo jeden ze sposobów według stanu techniki opisanych w tym zgłoszeniu.

Sposób według niniejszego wynalazku może być poszerzony do produkcji transponderów z dwustronnymi i/lub wielowarstwowymi układami, to znaczy posiadających liczne warstwy przewodzące 2, które są na siebie nałożone i tak wytworzone, by wyznaczać liczne poziomy ścieżek. Oprócz wytwarzania kart mikroukładowych, sposób może być również zastosowany do produkcji dowolnego typu transpondera, na przykład do znakowania obiektów lub zwierząt albo do kontroli produktów w sklepie. W zależności od zastosowania, kształt i własności cewki mogą być dosyć różne. W przypadku kart mikroukładowych do zastosowania w transakcjach bankowych lub płatniczych, karta mikroukładowa jest wyposażona w cewkę pozwalającą na łączenie z układami zewnętrznymi o wysokiej częstotliwości, na przykład częstotliwości większej niż 50 kHz, na przykład 10 MHz.

186 020

FIG. 5

FIG. 6

FIG. 8

186 020

FIG. 3

FIG. 4

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (21)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania cewki transponderowej w którym wydziela się różne zwoje cewki w płacie posiadającym podłoże dielektryczne i warstwę lepiszcza pokrytego przez przynajmniej jedną warstwę przewodzącą poprzez matrycowanie warstwy przewodzącej przy użyciu matrycy z powierzchniami o ostrych krawędziach do wytwarzania nacięć rozdzielających poszczególne zwoje bez usuwania materiału przewodzącego ani wgniatania go w głąb, poprzez wywieranie poprzecznego nacisku na przynajmniej jedną stronę ścieżki, przewodzącej, znamienny tym, że przed matrycowaniem pokrywa się warstwę przewodzącą (2) warstewką powierzchniową (3) ułatwiającą matrycowanie, do nacięć (7) wprowadza się przynajmniej jeden materiał izolacyjny (9) zapewniający elektryczną izolację różnych zwojów (8), a do zwojów dołącza się przynajmniej jeden podzespół elektroniczny (25).
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ponadto wytwarza się przynajmniej jedno wgłębienie dla przynajmniej jednego podzespołu elektronicznego (25).
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wspomniane wgłębienie wypełnia się materiałem powlekającym podzespół elektroniczny.
4. 4. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że w podłożu dielektrycznym wytwarza się miejscowe wzmocnienia w obszarze podzespołu elektronicznego.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w podłożu dielektrycznym wytwarza się przynajmniej jeden przelotowy otwór dla części warstwy przewodzącej.
6. 6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał izolacyjny (9) zawiera powłokę, którą nakłada się na zwoje (8) po matrycowaniu nacięć (7).
7. 7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że materiał izolacyjny (220) do wypełniania nacięć zawiera lepiszcze do mocowania dodatkowego płata ochronnego (22), które przykleja się do płata po matrycowaniu.
8. 8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że płat zagina się dla rozchylenia nacięcia (7) przy wprowadzaniu materiału, izolacyjnego (220).
9. 9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że prostuje się płat przez ściskanie.
10. 10. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że zagina się przynajmniej część warstwy przewodzącej i tworzy się przynajmniej jeden mostek elektryczny (80) nad zwojami.
11. 11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwę prze wodzącą (2) mocuje się na podłożu za pomocą nietrwałego lepiszcza (4), a po matrycowaniu nacięć odkleja się przynajmniej część warstwy przewodzącej.
12. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że odkleja się przynajmniej jedną część zawierającą przynajmniej część (A) warstwy przewodzącej pomiędzy zwojami cewki.
13. 13. Sposób według zastrz. 10 albo 11, znamienny tym, że odkleja się przynajmniej jedną część zawierającą przynajmniej część (C) warstwy przewodzącej na zewnątrz zwojów cewki.
14. 14. Sposób według zastrz. 10 albo 11 albo 12, znamienny tym, że przynajmniej jedna odklejona część zawiera przynajmniej jeden segment zwojów.
15. 15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że indukcyjność cewki dostraja się po matrycowaniu przez odklejenie części zwojów i/lub obróbkę zwojów.
16. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że po odklejeniu segmentu zwojów (8) poprzednio pokrytego warstwą izolacyjną, stosuje się ten segment jako mostek elektryczny (80).
17. 17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przykleja się warstwę przewodzącą na podłożu dielektrycznym jedynie w pewnych częściach, ułatwiając późniejsze oddzielenie pozostałych części.
18. 18. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wciska się warstwę przewodzącą (2) do podłoża dielektrycznego (1) dla poprawy płaskości.

    186 020
19. 19. Sposób według zastrz. 10 albo 11, albo 12, albo 17, znamienny tym, że laminuje się pośredni płat dielektryka, mający grubość warstwy przewodzącej (2), którego kształt odpowiada częściom bez ścieżek, dla poprawy płaskości.
20. 20. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mocuje się przynajmniej jeden podzespół elektroniczny (25) obejmujący zwoje cewki.
21. 21. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że zdejmuje się materiał izolacyjny z części stykowych zwojów (8) cewki i umieszcza się na nich bezpośrednio, bez lutowania, przynajmniej jeden styk podzespołu elektronicznego (25).

    Dziedzina techniki