WO2001039137A1 - Flächiger träger mit mindestens einem halbleiterchip - Google Patents

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WO2001039137A1
WO2001039137A1 PCT/DE2000/004139 DE0004139W WO0139137A1 WO 2001039137 A1 WO2001039137 A1 WO 2001039137A1 DE 0004139 W DE0004139 W DE 0004139W WO 0139137 A1 WO0139137 A1 WO 0139137A1
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electrical conductors
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conductive layer
semiconductor chip
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Robert Reiner
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Infineon Technologies Ag
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/02—Testing electrical properties of the materials thereof
    • G07D7/026—Testing electrical properties of the materials thereof using capacitive sensors
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/01—Testing electronic circuits therein

Definitions

  • the invention relates to a flat carrier with at least one semiconductor chip, which is connected to an antenna for exchanging data and energy with an electronic device, the antenna consisting of two electrical conductors.
  • Such carriers are called passive transponders.
  • the antenna which is designed as an electrical dipole, exchanges data and energy with the electronic device via capacitive coupling.
  • the power that can be transmitted by a capacitive antenna is limited by its coupling capacity.
  • the coupling capacitance is determined on the one hand by the distance of the capacitive antenna of the transponder from the antenna of the electronic device and on the other hand by the area of the capacitive antenna (of the transponder). In order to achieve a high coupling capacity, the distance between the transponder and the electronic device must be kept as small as possible. Alternatively or in addition, the coupling capacitance increases the larger the area of the electrical antenna.
  • the area of the capacitive antenna is determined by the length and width of the conductors used. It is therefore limited on the one hand by the dimensions of the carrier and on the other hand by the manufacturing process. If paper is used as the carrier, the antenna is inserted into the paper during the paper cropping. The width of the antenna is relatively narrow in such a manufacturing method, so that the area of the capacitive antenna is correspondingly small.
  • a paper is used as a support and in which the electrical antenna or the electrical dipole is designed parallel to the shorter edge of the paper, is known from EP 0 905 657 A1.
  • the paper is a banknote, the semiconductor chip in conjunction with the electrical dipole being a security element of the banknote.
  • Such a carrier for example made of paper, could also be used for securing objects in a department store. It is also known to use such a carrier as a layer in a chip card arrangement.
  • the object of the present invention is now to provide a generic transponder in which the coupling between the capacitive antenna of the transponder and the electronic device can be improved.
  • this object is achieved in that a conductive layer is provided on the carrier, which overlaps with the electrical conductors of the antenna.
  • the coupling capacity is consequently increased in that the effective area of the antenna with respect to the electronic device is increased by applying a broad conductive layer on the surface of the paper.
  • Each of the two electrical conductors advantageously overlaps with an associated conductive layer.
  • the respective conductive layer completely covers the respective electrical conductors. In order to achieve the highest possible coupling between the transponder and the electronic device, the area of the respective conductive layer is advantageously larger than that of the respective electrical conductor.
  • the capacitance required for coupling is formed between the electrical conductors of the antenna of the transponder and the antenna of the electronic device.
  • the coupling capacity is determined from the area and the distance between the two antennas.
  • the coupling capacity is increased by “connecting” two capacitances connected in series with one another.
  • the first capacitance is between the electrical conductors and the conductive layer
  • the coupling capacitance is relatively large, since the distance between the conductive layer and the electrical conductors of the antenna is very small, the maximum distance being the thickness of the carrier, for example a paper, and the second capacitance is due to the conductive layer and the antenna Since the conductive layer has a large area, there is a large coupling to the electronic device, although the coupling between the electrical conductors of the antenna and the antenna of the electronic device is reduced because the conductive layer has a shield g This reduction is not problematic, however, since the coupling capacity due to the parallel Circuit of the series connection of the first and the second capacitance is significantly increased.
  • the conductive layer is advantageously in direct electrical contact with the electrical conductors. This means nothing other than that the first capacitance of the parallel circuit assumes its maximum value. Such an arrangement can be achieved in that the conductive layer is applied directly to the side of the carrier on which the electrical conductors of the antenna of the transponder are provided.
  • the conductive layer comes to lie at a distance from the electrical conductors, as seen from a dielectric.
  • the dielectric can then be the carrier itself, for example. This means nothing other than that the conductive layer and the electrical conductors of the antenna are provided on the opposite large-area sides of the carrier.
  • the electrical conductors of the antenna are embedded in the carrier together with the semiconductor chip. This ensures protection of the electrical conductors and the semiconductor chip against mechanical damage.
  • the conductive layer is arranged mirror-symmetrically with respect to the electrical conductors.
  • the conductive layer is advantageously printed on the carrier and can therefore be relatively high-resistance.
  • the supply line resistances can be kept low by a symmetrical arrangement of the conductive layer relative to the electrical conductors.
  • the electrical conductors are arranged symmetrically with respect to the semiconductor chip. This means nothing other than that the electrical dipole has two identically designed electrical conductors.
  • the semiconductor chip is located outside the mirror axes of the flat carrier. If the flat support is flexible and bendable, it is often folded. Practice shows that folding is usually carried out in the central axis of the carrier. If the semiconductor chip is now located in one of these central axes of the flat carrier, it can be damaged by the folding. The arrangement of the semiconductor chip outside the mirror axes or central axes of the carrier prevents damage and thus malfunction of the entire arrangement.
  • FIG. 1 shows a planar carrier known from the prior art in a top view
  • FIGS. 2a to 2c different embodiments of the flat carrier known from FIG. 1 each in a cross section
  • FIG. 3 shows a plan view of a first exemplary embodiment of a flat carrier according to the invention
  • Figure 4a to 4d different embodiments of the in
  • FIG. 3 shows the flat carrier shown in each case in a cross section
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment of the flat carrier according to the invention
  • Figure 6 shows a third embodiment of the flat carrier according to the invention in a plan view
  • Figure 7 shows the electrical equivalent circuit for the capacitive coupling between a transponder and an electronic device.
  • FIG. 1 shows a generic transponder 12 in a plan view.
  • the transponder 12 has a carrier 1 which is designed in the form of a rectangle.
  • the antenna is arranged parallel to one of the short side edges and consists of a first electrical conductor 5a and a second electrical conductor 5b.
  • the electrical conductors 5a, 5b are electrically and mechanically connected to a semiconductor chip 4 at each end.
  • the electrical conductors 5a, 5b form a dipole.
  • the carrier 1 has a rectangular shape.
  • the dimensions of the carrier 1 are, however, not restricted to this geometric design.
  • the carrier 1 could also be round, oval, square, etc.
  • FIGS. 2a to 2c show various design options for how the electrical conductors 5a, 5b can be arranged together with the semiconductor chip 4 in the flat carrier 1.
  • the electrical conductors 5a, 5b are embedded in the carrier 1 together with the semiconductor chip 4.
  • Carrier 1 could, for example, consist of a plastic into which the antenna together with the semiconductor chip 4 is embedded.
  • the carrier 1 consists of a first layer 2 and a second layer 3, which are arranged one above the other.
  • the electrical conductors 5a, 5b are arranged with the semiconductor chip 4 between the first and the second layer 2, 3.
  • the carrier then has a slight increase at the location of the electrical conductors and the semiconductor chip. If the layer thicknesses of the first and second layers 2, 3 are large compared to the dimensions of the electrical conductors 5a, 5b and the semiconductor chip 4, the elevation with respect to the main surfaces of the carrier is only slight.
  • Figure 2c shows the transponder known from Figure 1 in a cross section through the short side edge.
  • the carrier 1 consists of a first and a second layer 2, 3, between which the composite of the electrical conductors 5a, 5b and the semiconductor chip 4 is arranged.
  • the first and second electrical conductors 5a, 5b are not connected to one another in an electrically conductive manner.
  • the end of the electrical conductors 5a, 5b facing the interior of the carrier is connected to an electrical contact of the semiconductor chip 4.
  • the ends of the electrical conductors 5a, 5b facing outward extend to the side edges of the carrier 1.
  • the distance between the transponder and the electronic device and, on the other hand, the area of the antenna are formed from the electrical conductors 5a, 5b, responsible.
  • the area of the antenna is thus determined from the width, the electrical conductor, which is usually predetermined by the manufacturing process and the length, which is determined by the dimensions of the carrier 1.
  • a good capacitive coupling between the transponder 12 and the electronic device is therefore only provided if the distance does not exceed a certain value.
  • FIG. 3 shows a top view of a first exemplary embodiment of the invention.
  • the transponder 12 in turn has a flat carrier 1 which has an antenna which is aligned parallel to the short side edges of the carrier 1 and consists of the electrical conductors 5a, 5b.
  • an electrically conductive layer 6a, 6b is now applied to a first main side 9.
  • two conductive layers 6a, 6b are provided, each of which is assigned to an electrical conductor 5a, 5b.
  • the conductive layers 6a, 6b are arranged to overlap with the electrical conductors 5a, 5b.
  • the conductive layers 6a, 6b are arranged symmetrically around the electrical conductors 5a, 5b.
  • Figure 3 are the electrical conductors
  • FIG. 5 shows a second exemplary embodiment, in which the conductive layers 6a, 6b completely cover the electrical conductors 5a, 5b.
  • the high-resistance layers can be printed on the carrier 1. They are advantageously made colorless and transparent. tig applied so that they the appearance of the wearer
  • FIGS. 4a to 4d each show different exemplary embodiments of the flat carrier according to the invention in a cross section.
  • the flat carrier 1 is made, for example, of a plastic, in the interior of which the semiconductor chip 4 and the electrical conductors 5a, 5b are introduced.
  • the electrically conductive layers 6a, 6b are applied to the first main side 9 of the flat carrier 1. It can be seen from this illustration that the conductive layers 6a, 6b and the electrical conductors 5a, 5b overlap with one another.
  • the electrical conductors 5a, 5b and the conductive layers are arranged at a distance from one another.
  • the flat carrier 1 thus represents a dielectric between the two “electrodes” of the capacitance formed from the electrical conductor and the conductive layer.
  • the distance between the conductive layer and the electrical conductor is very small, a high coupling capacitance is achieved ,
  • the coupling capacitance can be further increased in that, as shown in FIG. 4b, the electrical conductors 5a, 5b extend to the first main side 9.
  • the electrically conductive layer 6a, 6b can be in direct electrical
  • the flat carrier 1 can also consist of a first and a second layer 2, 3, between which the arrangement of the semiconductor chip 4 and the electrical conductors 5a, 5b.
  • the flat carrier 1 can also consist of a first and a second layer 2, 3, between which the arrangement of the semiconductor chip 4 and the electrical conductors 5a, 5b.
  • Carrier 1 is then again the electrically conductive layer
  • FIG. 4d shows a further exemplary embodiment of the arrangement according to the invention in a cross section through the short side of the transponder 12.
  • the flat carrier 1 consists for example of plastic, on the first main side 9 of which a recess 14 is provided.
  • the semiconductor chip 4 is introduced into this recess 14.
  • the electrical conductors 5a, 5b come to rest on the first main side 9 of the carrier 1.
  • the electrically conductive layers 6a, 6b are in direct contact with these.
  • the conductive layers completely overlap the electrical conductors 5a, 5b.
  • Transponder 12 a cover layer 11, which is applied over the arrangement of the conductive layer, the electrical conductor and the semiconductor chip 4.
  • Figure 6 shows a third embodiment, which differs from the previous ones only in that the arrangement of the semiconductor chip, the electrical conductors 5a, 5b and the conductive layer 6a, 6b is arranged on the flat carrier 1 such that the semiconductor chip 4 is not comes to rest on the axes of symmetry 7 or 8. In this case it is ensured that damage to the semiconductor can be prevented by kinking or folding the flat carrier, which preferably consists of paper.
  • FIG. 7 represents an electrical equivalent circuit diagram of the arrangement according to the invention comprising the transponder 12 and an electronic device 13.
  • An electrical equivalent circuit diagram of the transponder 12 consists in a simplified manner of a parallel connection of a capacitance 27 and a resistor 20 Exchange of data and energy between the transponder 12 and the electronic device 13, which is not shown in the present equivalent circuit diagram, is capacitively effected.
  • Capacitors 21 and 22 denote capacitances which exist between the antenna of the electronic device 13 and the electrical conductors 5a, 5b which form the electrical dipole of the transponder 12.
  • the capacitances between the antenna of the electronic device 13 and the printed conductive layers 6a, 6b are designated by 23 and 24.
  • the reference numerals 25 and 26 denote the capacitances between the conductive layers 6a, 6b and the electrical conductors 5a, 5b of the transponder 12.
  • the capacitances 23, 25 are connected in parallel with the capacitance 21.
  • the capacitors 24 and 26 are connected to the capacitor 22 accordingly.
  • the capacitances 21, 22 are reduced due to the shielding effect of the printed conductive layers 6a, 6b. This reduction is more than compensated for by the additional capacities 23, 25 and 24, 26.
  • the capacitances 23, 24, which exist between the antenna of the electrical device 13 and the conductive layers 6a, 6b, are relatively large due to the large area of the conductive layer.
  • the capacitances 25 and 26 between the conductive layers and the electrical conductors are also large, since the distance between the conductive layer and the respective electrical conductors 5a, 5b is very small. In the maximum case, the distance is half the thickness of the carrier 1.

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Abstract

Die Erfindung schlägt einen flächigen Träger mit mindestens einem Halbleiterchip vor, der mit einer Antenne zum Austausch von Daten und Energie mit einem elektronischen Gerät verbunden ist, wobei die Antenne aus zwei elektrischen Leitern besteht und wobei eine leitfähige Schicht auf dem Träger vorgesehen ist, die mit den elektrischen Leitern der Antenne überlappt. Hierdurch wird eine grössere kapazitive Kopplung zwischen dem elektronischen Gerät und dem flächigen Träger (Transponder) erzielt.

Description

Beschreibung
Flächiger Träger mit mindestens einem Halbleiterchip
Die Erfindung betrifft einen flächigen Träger mit mindestens einem Halbleiterchip, der mit einer Antenne zum Austausch von Daten und Energie mit einem elektronischen Gerät verbunden ist, wobei die Antenne aus zwei elektrischen Leitern besteht.
Derartige Träger werden als passive Transponder bezeichnet. Die Antenne, die als elektrischer Dipol ausgeführt ist, tauscht die Daten und die Energie mit dem elektronischen Gerät über kapazitive Kopplung aus. Die von einer kapazitiven Antenne übertragbare Leistung ist durch deren Koppelkapazität begrenzt . Die Koppelkapazität ist einerseits durch den Abstand der kapazitiven Antenne des Transponders von der Antenne des elektronischen Gerätes und andererseits durch die Fläche der kapazitiven Antenne (des Transponders) bestimmt. Um eine hohe Koppelkapazität zu erzielen, muß der Abstand zwischen dem Transponder und dem elektronischen Gerät möglichst gering gehalten werden. Alternativ oder additiv nimmt die Koppelkapazität noch zu, je größer die Fläche der elektrischen Antenne ist .
Die Fläche der kapazitiven Antenne bestimmt sich durch die Länge und der Breite der verwendeten Leiter. Sie ist somit einerseits durch die Abmessungen des Trägers und andererseits durch das Herstellverfahren begrenzt. Wird als Träger ein Pa- pier verwendet, so wird die Antenne während des Papierschop- fens in das Papier eingebracht . Die Breite der Antenne ist bei einem derartigen Herstellungsverfahren relativ schmal, wodurch auch die Fläche der kapazitiven Antenne entsprechend gering ist . Eine derartige Anordnung, bei der als Träger ein Papier verwendet wird und bei der die elektrische Antenne bzw. der elektrische Dipol parallel zu der kürzeren Kante des Papiers ausgeführt ist, ist aus der EP 0 905 657 AI bekannt. Das Pa- pier ist in diesem konkreten Ausführungsbeispiel eine Geldnote, wobei der Halbleiterchip in Verbindung mit dem elektrischen Dipol ein Sicherheitselement der Banknote darstellt. Ein derartiger, z.B. aus Papier bestehender Träger könnte auch für die Sicherung von Gegenständen in einem Kaufhaus verwendet werden. Gleichfalls ist es bekannt, einen derartigen Träger als Lage in einer Chipkartenanordnung zu verwenden.
Eine Verbreiterung der elektrischen Antenne zur Vergrößerung der Antennenfläche und somit der Koppelkapazität würde eine Abänderung des Herstellverfahrens nach sich ziehen. Ein derartiger Schritt ist mit außerordentlich hohen Kosten verbunden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht nunmehr darin, einen gattungsgemäßen Transponder vorzusehen, bei dem die Kopplung zwischen der kapazitiven Antenne des Transponders und dem elektronischen Gerät verbessert werden kann.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine leitfähige Schicht auf dem Träger vorgesehen ist, die mit den elektrischen Leitern der Antenne überlappt. Die Koppelkapazität wird folglich dadurch vergrößert, daß die gegenüber dem elektronischen Gerät wirksame Fläche der Antenne vergrößert wird, indem eine breite leitfähige Schicht auf die Oberfläche des Papiers gebracht wird. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Vorteilhafterweise überlappt jeder der zwei elektrischen Leiter mit einer zugeordneten leitfähigen Schicht. Die jeweilige leitfähige Schicht überdeckt in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung dabei die jeweiligen elektrischen Leiter voll- ständig. Um eine möglichst hohe Kopplung zwischen dem Transponder und dem elektronischen Gerät zu erzielen, ist die Fläche der jeweiligen leitfähigen Schicht vorteilhafter Weise größer als die des jeweiligen elektrischen Leiters.
Bei einer Anordnung gemäß dem Stand der Technik wird die zur Kopplung notwendige Kapazität zwischen den elektrischen Leitern der Antenne des Transponders und der Antenne des elektronischen Gerätes gebildet. Die Koppelkapazität bestimmt sich, wie einleitend beschrieben, aus der Fläche und dem Ab- stand der beiden Antennen.
Durch das Vorsehen einer leitfähigen Schicht auf dem Träger, die mit den elektrischen Leitern der Antenne des Transponders überlappt, wird die Koppelkapazität durch ein „Parallelschal- ten" zweier seriell miteinander verschaltener Kapazitäten vergrößert. Die erste Kapazität wird zwischen den elektrischen Leitern und der leitfähigen Schicht gebildet. Die Koppelkapazität ist hierbei verhältnismäßig groß, da der Abstand zwischen der leitfähigen Schicht und den elektrischen Leitern der Antenne sehr klein ist. Der Abstand beträgt maximal die Dicke des Trägers, z.B. eines Papiers. Die zweite Kapazität wird durch die leitfähige Schicht und die Antenne des elektronischen Gerätes gebildet. Da die leitfähige Schicht eine große Fläche aufweist, ist zu dem elektronischen Gerät eine große Kopplung gegeben. Die Kopplung zwischen den elektrischen Leitern der Antenne und die Antenne des elektronischen Gerätes wird zwar verringert, da die leitfähige Schicht eine Abschirmung gleich kommt. Diese Verringerung ist jedoch unproblematisch, da die Koppelkapazität durch die Parallel- Schaltung der Serienschaltung der ersten und der zweiten Kapazität wesentlich vergrößert wird.
Vorteilhafterweise steht die leitfähige Schicht in direktem elektrischen Kontakt mit den elektrischen Leitern. Dies bedeutet nicht anderes, als daß die erste Kapazität der Parallelschaltung ihren maximal Wert annimmt. Eine derartige Anordnung kann dadurch erzielt werden, daß die leitfähige Schicht direkt auf die Seite des Trägers aufgebracht wird, auf der die elektrischen Leiter der Antenne des Transponders vorgesehen sind.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kommt die leitfähige Schicht durch ein Dielektrikum beabstandet zu den elektri- sehen Leitern zum liegen. Das Dielektrikum kann dann beispielsweise der Träger selbst sein. Dies bedeutet nichts anderes, als daß die leitfähige Schicht und die elektrischen Leiter der Antenne auf den gegenüberliegenden großflächigen Seiten des Trägers vorgesehen sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die elektrischen Leiter der Antenne zusammen mit dem Halbleiterchip in dem Träger eingebettet. Hierdurch ist ein Schutz der elektrischen Leiter und des Halbleiterchips vor einer mechani- sehen Beschädigung gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die leitfähige Schicht bezüglich der elektrischen Leiter spiegelsymmetrisch angeordnet. Die leitfähige Schicht wird vorteil- hafterweise auf dem Träger gedruckt und kann deshalb relativ hochohmig sein. Somit bestehen Zuleitungswiderstände zwischen der ersten und der zweiten Kapazität. Durch eine symmetrische Anordnung der leitfähige Schicht gegenüber den elektrischen Leitern können die Zuleitungswiderstände jedoch klein gehal- ten werden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die elektrischen Leiter symmetrisch bezüglich des Halbleiterchips angeordnet. Dies bedeutet nichts anderes, als daß der elektri- sehe Dipol zwei identisch ausgebildete elektrische Leiter aufweist .
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Halbleiterchip außerhalb der Spiegelachsen des flächigen Trä- gers gelegen. Ist der flächige Träger nämlich flexibel und biegbar, so wird dieser häufig gefaltet. Die Praxis zeigt, daß eine Faltung in der Regel in der Mittelachse des Trägers vorgenommen wird. Ist der Halbleiterchip nun in einer dieser Mittelachsen des flächigen Trägers gelegen, so kann dieser durch das Falten beschädigt werden. Die Anordnung des Halbleiterchips außerhalb der Spiegelachsen bzw. Mittelachsen des Trägers verhindert eine Beschädigung und somit eine Funktionsstörung der gesamten Anordnung.
Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen aus dem Stand der Technik bekannten flächigen Träger in einer Draufsicht,
Figuren 2a bis 2c unterschiedliche Ausführungsformen des aus Figur 1 bekannten flächigen Trägers jeweils in einem Querschnitt,
Figur 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen flächigen Trägers in einer Draufsicht, Figur 4a bis 4d unterschiedliche Ausführungsformen des in
Figur 3 gezeigten flächigen Trägers jeweils in einem Querschnitt,
Figur 5 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemä- ßen flächigen Trägers,
Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen flächigen Trägers in einer Draufsicht und
Figur 7 das elektrische Ersatzschaltbild für die kapazitive Kopplung zwischen einem Transponder und einem elektronischen Gerät .
Figur 1 zeigt einen gattungsgemäßen Transponder 12 in einer Draufsicht. Der Transponder 12 weist einen Träger 1 auf, der in Form eines Rechtecks ausgebildet ist. Parallel zu einer der kurzen Seitenkanten ist die Antenne angeordnet, aus einem ersten elektrischen Leiter 5a und einem zweiten elektrischen Leiter 5b besteht. Mit jeweils einem Ende sind die elektrischen Leiter 5a, 5b mit einem Halbleiterchip 4 elektrisch und mechanisch verbunden. Die elektrischen Leiter 5a, 5b bilden einen Dipol . In dem Ausführungsbeispiel weist der Träger 1 eine rechteckige Form auf. Die Abmaße des Trägers 1 sind je- doch nicht auf diese geometrische Ausführung beschränkt. Der Träger 1 könnte ebenso rund, oval, quadratisch usw. ausgebildet sein.
Wie aus den Figuren 2a bis 2c hervorgeht, weist der Träger 1 eine flächige Form auf. Die Figuren 2a bis 2c zeigen verschiedene Ausgestaltungsmöglichkeiten, wie die elektrischen Leiter 5a, 5b zusammen mit dem Halbleiterchip 4 in dem flächigen Träger 1 angeordnet sein können. In der Figur 2a sind die elektrischen Leiter 5a, 5b zusammen mit dem Halbleiterchip 4 in den Träger 1 eingelassen. Der
Träger 1 könnte beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen, in den die Antenne zusammen mit dem Halbleiterchip 4 einge- lassen ist .
In der Figur 2b besteht der Träger 1 aus einer ersten Lage 2 und einer zweiten Lage 3, die übereinander angeordnet sind. Die elektrischen Leiter 5a, 5b sind mit dem Halbleiterchip 4 zwischen der ersten und der zweiten Lage 2, 3 angeordnet. An der Stelle der elektrischen Leiter und des Halbleiterchips weist der Träger dann eine leichte Erhöhung auf . Sind die Schichtdicken der ersten und der zweiten Lage 2, 3 gegenüber den Abmassen der elektrischen Leiter 5a, 5b und dem Halblei- terchip 4 groß, so tritt die Erhebung gegenüber den Hauptflächen des Trägers nur gering hervor.
Figur 2c zeigt den aus Figur 1 bekannten Transponder in einem Querschnitt durch die kurze Seitenkante. Wie in Figur 2b be- steht der Träger 1 aus einer ersten und einer zweiten Lage 2, 3, zwischen denen der Verbund aus den elektrischen Leitern 5a, 5b und dem Halbleiterchip 4 angeordnet ist. Aus der Figur 2c wird ersichtlich, daß der erste und der zweite elektrische Leiter 5a, 5b nicht elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das jeweils dem Inneren des Trägers zugewandte Ende der elektrischen Leiter 5a, 5b ist jeweils mit einem elektrischen Kontakt des Halbleiterchips 4 verbunden. Die nach außen gewandten Enden der elektrischen Leiter 5a, 5b reichen in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bis zu den Seitenrändern des Trägers 1.
Für die elektrische Kopplung zwischen dem Transponder 12 und einem (nicht gezeigten) elektronischen Gerät ist nunmehr einmal der Abstand zwischen dem Transponder und dem elektroni- sehen Gerät und andererseits die Fläche der Antenne, gebildet aus den elektrischen Leitern 5a, 5b, verantwortlich. Die Fläche der Antenne bestimmt sich somit aus der Breite, des elektrischen Leiters die üblicherweise durch das Herstellverfahren vorgegeben ist und der Länge, welche durch die Abmasse des Trägers 1 bestimmt ist. Eine gute kapazitive Kopplung zwischen dem Transponder 12 und dem elektronischen Gerat ist somit nur gegeben, sofern der Abstand einen bestimmten Wert nicht überschreitet .
Dieser Nachteil kann durch die vorliegende Erfindung umgangen werden. Figur 3 zeigt m einer Draufsicht ein erstes Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung. Der Transponder 12 weist wiederum einen flächigen Träger 1 auf, der eine parallel zu den kurzen Seitenkanten des Trägers 1 ausgerichtete Antenne, be- stehend aus den elektrischen Leitern 5a, 5b aufweist. Zur Erhöhung der kapazitiven Kopplung ist nunmehr auf einer ersten Hauptseite 9 eine elektrisch leitfähige Schicht 6a, 6b aufgebracht. Entsprechend der Ausgestaltung der Antenne aus den elektrischen Leitern 5a, 5b sind zwei leitfähige Schichten 6a, 6b vorgesehen, die jeweils einem elektrischen Leiter 5a, 5b zugeordnet sind. Die leitfähigen Schichten 6a, 6b sind dabei überlappend mit den elektrischen Leitern 5a, 5b angeordnet. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, sind die leitfahigen Schichten 6a, 6b symmetrisch um die elektrischen Leiter 5a, 5b angeordnet. In der Figur 3 sind die elektrischen Leiter
5a, 5b nicht vollständig von den leitfähigen Schichten 6a, 6b überlappt. Dies ist auch nicht notwendig, sofern die elektrisch leitfähigen Schichten 6a, 6b eine geeignet große Fläche aufweisen. Im Gegensatz dazu zeigt die Figur 5 ein zweites Ausführungs- beispiel, m dem die leitfähigen Schichten 6a, 6b die elektrischen Leiter 5a, 5b vollständig überdecken.
Die hochohmigen Schichten können auf dem Träger 1 aufgedruckt werden. Sie werden vorteilhafter Weise farblos und durchsich- tig aufgebracht, so daß sie das Erscheinungsbild des Trägers
1 nicht stören. Da der flächige Träger in der Regel auch beim Stand der Technik bedruckt wird, um z.B. ein Firmenlogo oder eine Nummer oder ein Bild aufzubringen, muß am Herstellungs- verfahren nichts geändert werden, da der Druckvorgang der hochohmigen Schichten zusammen mit dem Bedrucken der Oberfläche erfolgen kann.
Die Figuren 4a bis 4d zeigen verschiedene Ausführungsbeispie- le des erfindungsgemäßen flächigen Trägers jeweils in einem Querschnitt. In der Figur 4a ist der flächige Träger 1 beispielsweise aus einem Kunststoff ausgeführt, in dessen Inneren der Halbleiterchip 4 und die elektrischen Leiter 5a, 5b eingebracht sind. Die elektrisch leitfähigen Schichten 6a, 6b sind auf die erste Hauptseite 9 des flächigen Trägers 1 aufgebracht. Aus dieser Darstellung wird ersichtlich, daß die leitfähigen Schichten 6a, 6b und die elektrischen Leiter 5a, 5b miteinander überlappen. Die elektrischen Leiter 5a, 5b und die leitfähigen Schichten sind voneinander beabstandet ange- ordnet. Der flächige Träger 1 stellt somit ein Dieletrikum zwischen den beiden „Elektroden" der aus dem elektrischen Leiter und der leitfähigen Schicht gebildeten Kapazität dar. Da der Abstand zwischen der leitfähigen Schicht und dem elektrischen Leiter jedoch sehr gering ist, wird eine hohe Kop- pelkapazität erzielt.
Die Koppelkapazität kann weiter verstärkt werden, indem, wie in Figur 4b gezeigt, die elektrischen Leiter 5a, 5b bis an die erste Hauptseite 9 reichen. In diesem Fall kann die elek- trisch leitfähigen Schicht 6a, 6b in direkten elektrischen
Kontakt mit den elektrischen Leitern 5a, 5b gebracht werden. In diesem Fall ist die Kopplung maximal . Der flächige Träger 1 kann auch, wie in Figur 4c gezeigt aus einer ersten und einer zweiten Lage 2, 3 bestehen, zwischen denen sich die An- Ordnung aus dem Halbleiterchip 4 und den elektrischen Leitern 5a, 5b befindet. Auf der ersten Hauptseite 9 des flächigen
Trägers 1 ist dann wiederum die elektrisch leitfähige Schicht
6, 6b angeordnet.
Figur 4d zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung in einem Querschnitt durch die kurze Seite des Transponders 12. Der flächige Träger 1 besteht beispielsweise aus Kunststoff, auf dessen erster Hauptseite 9 eine Ausnehmung 14 vorgesehen ist. In dieser Ausnehmung 14 ist der Halbleiterchip 4 eingebracht. Die elektrischen Leiter 5a, 5b kommen auf der ersten Hauptseite 9 des Trägers 1 zum liegen. Mit diesen stehen die elektrisch leitfähigen Schichten 6a, 6b in direktem Kontakt. Die leitfähigen Schichten überlappen die elektrischen Leiter 5a, 5b dabei vollständig. Zum Schutz vor einer mechanischen Beschädigung weist der
Transponder 12 eine Decklage 11 auf, die über der Anordnung aus der leitfähigen Schicht, dem elektrischen Leiter und dem Halbleiterchip 4 aufgebracht ist.
Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel , das sich von den vorherigen nur dadurch unterscheidet, daß die Anordnung aus dem Halbleiterchip, den elektrischen Leitern 5a, 5b und der leitfähigen Schicht 6a, 6b derart auf dem flächigen Träger 1 angeordnet ist, daß der Halbleiterchip 4 nicht auf den Symmetrieachsen 7 bzw. 8 zum Liegen kommt. In diesem Fall ist sichergestellt, daß durch ein Knicken oder Falten des flächigen Trägers, der bevorzugt aus Papier besteht, eine Beschädigung des Halbleiters verhindert werden kann.
Anhand der Figur 7, die ein elektrisches Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Anordnung aus dem Transponder 12 und einem elektronischen Gerät 13 darstellt, soll die Wirkungsweise näher verdeutlicht werden. Ein elektrisches Ersatzschaltbild des Transponders 12 besteht vereinfacht aus einer Parallel - Schaltung aus einer Kapazität 27 und einem Widerstand 20. Der Austausch von Daten und Energie zwischen dem Transponder 12 und dem elektronischen Gerät 13, das in dem vorliegenden Ersatzschaltbild nicht näher dargestellt ist, wird kapazitiv bewirkt. Mit 21 und 22 sind dabei Kapazitäten bezeichnet, die zwischen der Antenne des elektronischen Gerätes 13 und den elektrischen Leitern 5a, 5b, die den elektrischen Dipol des Transponders 12 bilden, bestehen. Mit 23 und 24 sind die Kapazitäten zwischen der Antenne des elektronischen Gerätes 13 und den aufgedruckten leitfähigen Schichten 6a, 6b bezeich- net. Die Bezugszeichen 25 und 26 bezeichnen die Kapazitäten zwischen den leitfähigen Schichten 6a, 6b und den elektrischen Leitern 5a, 5b des Transponders 12. Die Kapazitäten 23, 25 sind dabei parallel mit der Kapazität 21 verschalten. Entsprechend sind die Kapazitäten 24 und 26 mit der Kapazität 22 verschalten. Durch die Abschirmwirkung der aufgedruckten leitfähigen Schichten 6a, 6b werden die Kapazitäten 21, 22 zwar verkleinert. Diese Verkleinerung wird durch die zusätzlichen Kapazitäten 23, 25 bzw. 24, 26 bei weitem überkompensiert. Die Kapazitäten 23, 24, die zwischen der Antenne des elektrischen Gerätes 13 und den leitfähigen Schichten 6a, 6b bestehen, sind aufgrund der großen Fläche der leitfähigen Schicht relativ groß. Auch die Kapazitäten 25 und 26 zwischen den leitfähigen Schichten und den elektrischen Leitern sind groß, da der Abstand der leitfähigen Schicht zu den jeweili- gen elektrischen Leitern 5a, 5b sehr klein ist. Im Maximalfall beträgt der Abstand die Hälfte der Dicke des Trägers 1.
Mit der Erfindung ist es somit auf einfache und kostengünstige Weise möglich, einen Transponder bereitzustellen, der ge- genüber dem Stand der Technik eine wesentlich größere Koppel - kapazität aufweist. Somit ist ein betreiben des Transponders auch bei größeren Entfernungen noch möglich.

Claims

Patentansprüche
1. Flächige Träger (1) mit mindestens einem Halbleiterchip (4) , der mit einer Antenne (5a, 5b) zum Austausch von Daten und Energie mit einem elektronischen Gerät (13) verbunden ist, wobei die Antenne aus zwei elektrischen Leitern (5a, 5b) besteht , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine leitfähige Schicht (6a, 6b) auf dem Träger (1) vorgese- hen ist, die mit den elektrischen Leitern (5a, 5b) der Antenne überlappt.
2. Träger nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jeder der zwei elektrischen Leiter (5a, 5b) mit einer zugeordneten leitfähigen Schicht (6a, 6b) überlappt.
3. Träger nach Anspruch 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die jeweilige leitfähige Schicht (6a, 6b) den jeweiligen elektrischen Leiter vollständig überdeckt.
4. Träger nach einer der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die leitfähige Schicht (6a, 6b) durch ein Dielektrikum beabstandet zu den elektrischen Leitern (5a, 5b) zum Liegen kommt .
5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektrischen Leiter (5a, 5b) zusammen mit dem Halbleiterchip (4) in den Träger (1) eingebettet sind.
6. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektrischen Leiter (5a, 5b) auf einer ersten Hauptseite
(9) des Trägers (1) aufgebχ-acht sind.
7. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die leitfähige Schicht (6a, 6b) in direktem elektrischen Kontakt mit den elektrischen Leitern (5a, 5b) steht.
8. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die leitfähige Schicht (6a, 6b) bezüglich der elektrischen Leiter (5a, 5b) spiegelsymmetrisch angeordnet ist.
9. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die elektrischen Leiter (5a, 5b) symmetrisch bezüglich des Halbleiterchips angeordnet sind.
10. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Halbleiterchip (4) außerhalb der Spiegelachsen des Trägers (1) gelegen ist.
11. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Träger (1) aus Papier besteht.
12. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Fläche der jeweiligen leitfähigen Schicht (5a, 5b) größer als die des jeweiligen elektrischen Leiters (5a, 5b) ist.
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