ES2265809T3 - Elemento de identificacion y procedimiento para la fabricacion de un elemento de identificacion. - Google Patents
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Abstract
Elemento de identificación, que comprende un circuito integrado con contactos y una bobina de antena, comprendiendo la bobina de antena como mínimo un circuito impreso, con como mínimo una espira y estando unida eléctricamente la bobina de antena con el circuito integrado, y la bobina de antena está dispuesta en una capa soporte, estando formados los contactos del circuito integrado (6) rellanos de conexión (13), los llamados bumps (13), que sobresalen de la superficie base (14) del circuito integrado (6), caracterizado porque el circuito impreso o circuitos impresos (1, 2) de la bobina de antena (7) está o están troquelados de una lámina de aluminio y porque entre el circuito integrado (6) y la capa soporte (12) se ha previsto una sustancia (15), y como consecuencia de una reducción de volumen, definida durante el endurecimiento, genera una fuerza de presión y/o de tracción, de tal manera que los bumps (13) se unen con la bobina de la antena (7) mediante un contacto de presión.
Description
Elemento de identificación y procedimiento para
la fabricación de un elemento de identificación.
La presente invención se refiere a un elemento
de identificación, que comprende un circuito integrado con
contactos y una bobina de antena (trans-
ponder \rightarrow RF/ID), comprendiendo la bobina de antena como mínimo un circuito impreso, con como mínimo una espira, y estando unida eléctricamente la bobina de antena con el circuito integrado, y estando dispuesta la bobina de antena en una capa soporte.
ponder \rightarrow RF/ID), comprendiendo la bobina de antena como mínimo un circuito impreso, con como mínimo una espira, y estando unida eléctricamente la bobina de antena con el circuito integrado, y estando dispuesta la bobina de antena en una capa soporte.
Además, se refiere la invención a un
procedimiento para la fabricación de un elemento de identificación
de esta clase.
La ventaja de los transponder RFID con relación
a la señalización de mercancías, sobre todo los códigos de barras
utilizados, consiste en que permite un intercambio directo de
información, es decir, no es necesario ningún contacto visual para
la transmisión de información entre dispositivos de consulta y
transponder. Además, en los transponder RFID, al contrario de lo
que ocurre con el código de barras, es posible, sin dificultad
alguna, modificar directamente el contenido de la información en
caso necesario.
Los transponder RFID se aplican en los sectores
más diversos. Se pueden utilizar, por ejemplo, en la fabricación,
la transformación, el transporte y el aseguramiento de mercancías,
así como también en el control de personas y la señalización de
animales.
La desventaja de los transponder RFID conocidos
con respecto al código de barras consiste en una enorme diferencia
de precio entre ambas señalizaciones. Éste es también el motivo
porqué el transponder RFID, hasta ahora, sólo se aplica en el
sector ventas en sectores marginales. Especialmente hasta ahora no
se ha utilizado para la preparación de información de precios u
otras informaciones mediante transponder RFID en artículos de
grandes series en los comercios y almacenes, debido a los costes
relativamente elevados.
Un procedimiento para el contactado de un
circuito integrado con un circuito resonante que se aplica a un
soporte flexible y un transponder correspondiente se describe en el
documento EP 0 821 406 A1. El circuito resonante está formado por
dos muestras conductoras eléctricas, que están dispuestas a ambos
lados del soporte flexible. El circuito resonante posee una
inductividad determinada y una capacidad predeterminada.
Para garantizar un buen contactado del circuito
integrado con el circuito resonante, se limpia primeramente la zona
del contactado del soporte flexible. A continuación, se une el
circuito integrado mediante una unión de hilo metálico conocido por
la técnica de los semiconductores (Wire Bonding) con el circuito
resonante. Para evitar que el contactado se destruya por un efecto
externo, se recubre el circuito integrado y la zona de contacto con
una capa
protectora.
protectora.
En este procedimiento conocido o del transponder
conocido son desventajosos, por una parte, los costes de
fabricación relativamente elevados. A ello contribuye también que el
circuito integrado y especialmente la zona del contactado entre
circuito y circuito resonante, se debe recubrir posteriormente, sin
falta, con una capa protectora, ya que de lo contrario existe
peligro de que el contactado se destruya con el uso.
Para muchos casos de aplicación es necesario sin
falta que el transponder se pueda integrar sin dificultades en
etiquetas. Debido a que el transponder de la solución conocida en la
zona del chip es esencialmente más grueso que en las demás zonas,
lleva a considerables problemas durante la impresión en una
impresora de etiquetas. Otra desventaja de la solución conocida
consiste en que los circuitos impresos que forman el circuito
resonante se fabrican por procedimientos corrosivos. El
procedimiento corrosivo es costoso, ya que, además, contamina en
elevada medida el entorno.
Por el documento EP 0 595 549 B1 se conocen
colgantes de identificación, que se pueden leer a distancia, en los
que el contacto eléctrico entre el chip y la antena se realizan
mediante un adhesivo conductor eléctrico (\rightarrow Flip Chip
Bonding). Con este tipo de contactado se utilizan pegamentos
isótropos y anisótropos conductores eléctricos en la zona de
contacto en la antena. Para ello el pegamento conductor eléctrico se
aplica en la zona de contacto sobre la antena sobre las zonas de
contacto del chip se hunden en el pegamento conductor eléctrico; a
continuación se endurece el elemento mediante la aportación de
calor.
Para ello es problemático que el pegamento
conductor eléctrico se ha de aplicar correspondientemente dosificado
y de manera localmente definida sobre la estructura de la antena.
La aplicación tiene lugar, usualmente, en el procedimiento
serigráfico, lo que es hasta cierto punto desventajoso, porque
siempre permanecen restos del adhesivo conductor eléctrico costoso
como residuos en el tamiz de aplicación.
También para el endurecimiento del pegamento se
precisa una cantidad de energía determinada. Pero, debido a que
para el tratamiento térmico sólo se deben utilizar temperaturas
máximas limitadas, esto tiene un efecto negativo sobre el ciclo,
que es necesario para el endurecimiento de las sustancias adhesivas.
La consecuencia de ello son nuevamente los costes de fabricación
elevados no deseados.
Según una variante del Flip Chip Bonding se
utilizan pegamentos en los que las partículas conductoras eléctricas
se distribuyen aleatoriamente en una concentración tan reducida que
el adhesivo en sí mismo no es conductor (\rightarrow adhesivos
anisótropos). Como partículas eléctricas conductoras, se utilizan
metales nobles, por ejemplo, paladio, plata u oro. Sin embargo,
también se conocen pequeñas esferas de plástico recubiertas de oro o
de níquel. Éstas disponen de la superficie relativamente grande que
se dispone y de las características elásticas de material plástico
utilizado ventajosas características de unión, ya que, por una
parte, se dispone de una gran superficie de contacto y, por otra,
las fuerzas de retorno elásticas originan que entre circuito impreso
y superficie de los puntos de contacto se establezca un contacto
estrecho. Si los puntos de contacto están fabricados de un metal
noble, por ejemplo, oro, y a continuación los puntos de contacto del
chip se presionan a través de sustancias adhesivas sobre la antena,
entonces se encuentran naturalmente también las partículas
eléctricamente conductoras y distribuidas en el pegamento entre los
puntos a contactar del chip y de la antena y proporcionan una unión
eléctrica deseadas. Una desventaja indiscutible del Flip Chip
Bonding son las sustancias adhesivas relativamente caras.
Un problema que se presenta especialmente en la
utilización de aluminio, para la bobina de la antena es la capa de
óxido, que se forma en la superficie de los circuitos impresos, tan
pronto como estos establecen contacto con el oxígeno del aire. El
óxido de aluminio es una sustancia muy dura y conocida como
aislante, lo que se considera naturalmente extraordinariamente
molesto en consideración a un contactado
eléctrico.
eléctrico.
El documento EP 0 737 935 muestra un dispositivo
y un procedimiento según el preámbulo de las reivindicaciones
independientes 1 y 12.
La presente invención tiene por objeto proponer
un elemento de identificación económico, así como un procedimiento
para la fabricación de un elemento de identificación de esta clase.
Este objetivo se consigue mediante los objetos de la reivindicación
1 y 12.
La ventaja clara de la solución según la
invención respecto al estado de la técnica actual del adhesivo
conductor eléctrico para el contactado del circuito integrado y
bobina de antena, consiste en que se puede renunciar a las
sustancias anisótropas o isótropas adhesivas costosas con las
partículas conductoras distribuidas. El pegamento que se aplica,
según la invención, debe satisfacer solamente el requerimiento de
que durante el endurecimiento reduzca su volumen. Este
requerimiento se satisface en muchos pegamentos, tan pronto
experimente una modificación de estado líquido \rightarrow sólido
o tan pronto como se enfría de una temperatura más elevada a una
temperatura más baja. Mediante la elección adecuada de las
sustancias adhesivas y/o de la cantidad de sustancias adhesiva
utilizada, se pueden definir el espesor de contacto de prensado
entre bumps y bobina de antena. Es ventajoso, ya que es muy
económico, que el circuito o circuitos impresos de la bobina de
antena esté o estén troquelados a partir de una lámina metálica.
Por ello, la solución, según la invención, es relativamente
económica. Un procedimiento para la fabricación de tales circuitos
impresos ya es conocido por el documento EP 0 665 705 A1. El
procedimiento descrito en esta memoria de solicitud se pueden
utilizar preferentemente en relación con la fabricación de bobinas
de antena, que se utilizan para el elemento de identificación según
la invención.
Según un perfeccionamiento ventajoso del
elemento de identificación según la invención, se propone que los
bumps estén fabricados esencialmente de paladio. Paladio es
relativamente económico y presenta la dureza necesaria.
Una configuración preferente del elemento de
identificación, según la invención, prevé que la superficie de los
bumps a contactar, con la superficie de la bobina de la antena,
presenta una rugosidad de la superficie con una profundidad de
rugosidad predeterminada. La profundidad de rugosidad es, como
mínimo de 5 \mum. La ventaja de este configuración reside en que,
como consecuencia de la rugosidad de la superficie, los materiales
que se encuentran entre bobina de antena y bumps, que evitan el
contacto eléctrico, se rompen, y como consecuencia de la presión de
apriete eventualmente salen de la zona de contactado. Estos
materiales molestos pueden ser, por ejemplo, impurezas de las
sustancias de contactado, que es responsable de la presión de
apriete entre bobina de antena y circuito integrado. Como otro
ejemplo para sustancias molestas se pueden citar capas de
protección orgánica sobre el circuito impreso. Es especialmente
molesto si se trata de la capa intermedia de una capa de óxido.
Así, se forma en la superficie de los circuitos impresos de aluminio
una capa de óxido, tan pronto como éste está en contacto con el
oxígeno del aire. El óxido de aluminio es una sustancia muy dura y
como es sabido un aislante, lo que en consideración al contactado
eléctrico representa un problema considerable.
Para romper la capa de óxido de aluminio y así
asegurar la capacidad de funcionamiento del elemento de
identificación según la invención, es especialmente adecuado la
superficie de paladio rugosa de los bumps. La estructura, que
presenta la rugosidad de la superficie de los bumps, puede ser, en
principio, cualquiera. Se puede configurar, por ejemplo, como
elevación de la superficie del borde. Pero puede configurarse
también igualmente en forma de cuñas, conos o pirámide.
Según un perfeccionamiento ventajoso del
elemento de identificación, según la invención, se trata de las
sustancias de contacto de un pegamento pastoso o líquido, o una
lámina adhesiva.
Es ventajoso además, si las sustancias están
dispuestas de tal manera que como mínimo las zonas en los que los
bumps están unidos con la bobina de la antena, están selladas
estancas al aire. De este modo se pueden excluir en gran parte las
influencias atmosféricas del entorno.
Según una forma de realización preferente del
elemento de identificación según la invención, la bobina de antena
comprende un circuito impreso inferior y un circuito impreso
superior, estando dispuestos los dos circuitos impresos de tal
manera que estos, como mínimo en zonas seleccionadas, se solapan;
además, se ha previsto una capa dieléctrica, que, como mínimo, en
zonas seleccionadas, se disponen entre los dos circuitos
conductores.
Un perfeccionamiento ventajoso del elemento de
identificación según la invención prevé que los dos circuitos
conductores estén contactados en una zona que solapan eléctricamente
entre ellos. Además, en otra configuración se propone que el
circuito integrado se contacte entre el circuito impreso inferior y
el circuito impreso superior.
Para incrementar la estabilidad y la resistencia
del elemento de identificación, según la invención, propone una
forma de realización ventajosa, un recubrimiento, que sella la
superficie del elemento de identificación o, por lo menos, parte de
él. El recubrimiento puede ser, por ejemplo, una lámina
retractilada. También es posible, sin embargo, un recubrimiento de
laca.
Con relación al procedimiento según la invención
para la fabricación del elemento de identificación, se consigue el
objetivo, gracias a que el circuito impreso o los circuitos impresos
de la bobina de la antena están troquelados de una lámina de
aluminio, que se forman en los contactos del circuito integrado
rellanos de conexión, los llamados bumps, que sobresalen sobre la
superficie base del circuito integrado; como mínimo, en la zona de
los bumps se aplica una sustancia, que como consecuencia de una
reducción de volumen definida durante el endurecimiento genera una
fuerza de presión y/o de tracción entre el circuito integrado y la
capa soporte, con lo cual los bumps se unen con la bobina de la
antena mediante un contacto de prensado.
Otra configuración ventajosa del procedimiento
según la invención prevé que los bumps se fabriquen esencialmente
de paladio depositado sin corriente. Además, la superficie de
contactado de la bobina de la antena de los bumps se convierte en
rugosa. Preferentemente, la profundidad de rugosidad es como mínimo
de 5 \mum. En una fase opcional última, se recubre el elemento de
identificación como mínimo en la zona del circuito integrado con
una lámina de protección.
La presente invención se explicará con mayor
detalle mediante las siguientes figuras, en las que muestran:
la figura 1, una vista en planta del circuito
impreso inferior,
la figura 2, una vista en planta del circuito
impreso superior,
la figura 3, una vista en planta de una
configuración del elemento de identificación según la invención,
y
la figura 4, una sección transversal del
elemento de identificación en la zona del circuito integrado.
La figura 1 muestra una vista en planta del
circuito impreso inferior 1 de la bobina de antena 7. Mientras que
el circuito impreso inferior tiene casi 3 espiras, presenta el
circuito impreso superior 2 (como se ve por la vista en planta de
la figura 2) casi cuatro espiras 3. Como consecuencia del número de
espiras relativamente elevado, hay una elevada inductividad y en
última instancia la preparación de una tensión inducida
suficientemente elevada para la activación del circuito 6. Los dos
circuitos impresos 1, 2 se han enrollado, por lo demás, en sentido
contrario.
La figura 3 muestra, por lo demás, el elemento
de identificación 8, que está formado por los dos circuitos
impresos 1, 2.
La zona de inicio 5a y la zona final 5b del
circuito impreso inferior 1, así como la zona final 5b del circuito
impreso superior 2 tiene una anchura mayor que las zonas restantes
de las pistas conductoras 1, 2. Las dos pistas conductoras 1, 2
están troqueladas de una lámina de aluminio.
Con el fin de formar la bobina de antena 7 se ha
dispuesto entre ambos circuitos impresos 1, 2 una capa eléctrica 4.
Los dos circuitos impresos 1, 2 se han posicionado de tal forma
entre ellos, que se solapan esencialmente sólo en zonas
seleccionadas 5a, 5b. Según una configuración preferente, en los dos
circuitos impresos 1, 2 están contactados en la zona de solape 5b
de las espiras exteriores 3 unidas eléctricamente entre ellas. En
el caso más simple, tiene lugar el contactado a través de un
troquelado de los dos circuitos impresos en la zona de solape 5b.
Se pueden utilizar asimismo otros métodos de contactado.
Con la capa dieléctrica 4, que está dispuesta
entre los dos circuitos impresos 1, 2, se trata preferentemente de
una adhesivo dieléctrico en caliente. La capa dieléctrica 4 aisla
eléctricamente los dos circuitos impresos 1, 2. Mediante la
disposición desplazada de los dos circuitos impresos 1, 2 se
consigue que la parte principal de la capacidad proceda de las
zonas de solape 5a, mientras las zonas de solape restantes 10, en
las que se cruzan los dos circuitos impresos, sólo suministran
contribuciones insignificantes de la capacidad total. Mediante esta
configuración se concentra la capacidad y con ello la energía de la
bobina de la antena 7 en la zona, en la que se necesita,
concretamente en la proximidad directa del chip.
El circuito integrado 6, es decir,
preferentemente el chip no embalado 6, está dispuesto entre la zona
final del circuito impreso inferior 1 y de la zona final del
circuito impreso conductor 2 en la proximidad directa del eje
central 11 de la bobina de la antena 7.
El contactado tiene lugar entre el chip 6 y los
circuitos impresos 1, 2.
Para evitar que en las zonas de solape 10 se
presente un cortocircuito, que desactivaría la bobina de la antena
7 y con ello el elemento de identificación 8, se ha previsto como
mínimo en esta zona 10 una lámina dieléctrica adicional 9 u otra
capa dieléctrica adicional.
En la figura 4 se ha representado una sección
transversal, a través del elemento de identificación 8, en la zona
del circuito integrado 6. El circuito integrado 6 presenta
"bumps" 13, que sobresalen de una superficie base 14.
En una capa soporte 12, fabricada, por ejemplo,
de PVC o PET, se ha aplicado un circuito impreso 1; 2; 1, 2. El
circuito impreso 1, 2 está troquelado (como ya se ha descrito en
otro lugar) preferentemente de una lámina del aluminio. En la zona
del circuito impreso integrado 6 se ha aplicado entre la capa
soporte 12 y la superficie base 14 del circuito integrado 6 una
capa relativamente delgada de una sustancia de contacto 15, por
ejemplo, de un adhesivo. Esta sustancia de contacto 15 tiene,
además, de las características adhesivas usuales, también la
propiedad de que durante el endurecimiento experimenta una reducción
de volumen definida. El endurecimiento se puede acelerar por la
aportación de energía. Como consecuencia de la reducción de volumen
de la sustancia de contacto 15 se consigue una fuerza de reacción
interior y dotada de una tensión previa entre el circuito integrado
6 y la capa de soporte 12. De este modo, se comprimen los
"bumps" 13 que sobresalen del circuito integrado 6 a los
circuitos impresos 1, 2.
La superficie de los bumps que establece
contacto con el circuito impreso 1, 2 es estructurada. De este modo,
se rompe la capa no deseada, que molesta el contactado eléctrico
entre el circuito 6 y los circuitos impresos 1, 2. Por otra parte,
mediante el estructurado de la superficie de contacto de los bumps
13 se consigue un mejor encaje y con ello una unión eléctrica mejor
con una resistencia reducida en la zona de contacto. Según la
invención, se consigue un contacto mecánico mediante unión por
soldadura en
frío.
frío.
La estructura de la superficie de contacto de
los bumps 13 se puede configurar de forma muy distinta. Junto a un
incremento del borde, puede presentar la superficie también una
forma de cuña, cono o de pirámide.
- 1
- circuito impreso inferior
- 2
- circuito impreso superior
- 3
- espira
- 4
- capa dieléctrica
- 5a
- zona solape / zona final
- 5b
- zona solape / zona final
- 6
- circuito integrado
- 7
- bobina de antena
- 8
- elemento de identificación
- 9
- lámina dieléctrica
- 10
- zona de solape
- 11
- eje central
- 12
- capa portadora
- 13
- bump
- 14
- superficie base del circuito integrado
- 15
- sustancia de contacto
- 16
- recubrimiento.
Claims (15)
1. Elemento de identificación, que comprende un
circuito integrado con contactos y una bobina de antena,
comprendiendo la bobina de antena como mínimo un circuito impreso,
con como mínimo una espira y estando unida eléctricamente la bobina
de antena con el circuito integrado, y la bobina de antena está
dispuesta en una capa soporte, estando formados los contactos del
circuito integrado (6) rellanos de conexión (13), los llamados bumps
(13), que sobresalen de la superficie base (14) del circuito
integrado (6), caracterizado porque el circuito impreso o
circuitos impresos (1, 2) de la bobina de antena (7) está o están
troquelados de una lámina de aluminio y porque entre el circuito
integrado (6) y la capa soporte (12) se ha previsto una sustancia
(15), y como consecuencia de una reducción de volumen, definida
durante el endurecimiento, genera una fuerza de presión y/o de
tracción, de tal manera que los bumps (13) se unen con la bobina de
la antena (7) mediante un contacto de presión.
2. Elemento de identificación, según la
reivindicación 1, caracterizado porque los bumps (13) están
fabricados esencialmente de paladio.
3. Elemento de identificación, según la
reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la superficie de
los bumps (13) presenta una rugosidad de superficie con una
profundidad de rugosidad predeter-
minada.
minada.
4. Elemento de identificación, según la
reivindicación 3, caracterizado porque la superficie de los
bumps (13) presenta una profundidad de rugosidad de como mínimo 5
\mum.
5. Elemento de identificación, según una o
varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque la sustancia (15) se trata de un pegamento pastoso líquido o
una lámina.
6. Elemento de identificación, según la
reivindicación 1 o 5, caracterizado porque la sustancia (15)
está dispuesta de tal manera, que como mínimo las zonas en la que
los bumps (13) están unidos con la bobina de la antena (7), están
sellados de forma estanca al gas.
7. Elemento de identificación, según la
reivindicación 1, 3 o 6, caracterizado porque la bobina de la
antena (7) comprende un circuito impreso inferior (1) y el circuito
impreso superior (2), estando dispuestos de tal manera los dos
circuitos impresos (1, 2), que como mínimo se solapan en zonas
seleccionadas (5a, 5b, 10) y porque se ha previsto una capa
dieléctrica (4) que como mínimo está dispuesta en las zonas
seleccionadas (5a, 5b, 10) entre los dos circuitos seleccionados
(1, 2).
8. Elemento de identificación, según la
reivindicación 7, caracterizado porque los dos circuitos
impresos (1, 2) están unidos entre sí mediante una capa adhesiva
dieléctrica.
9. Elemento de identificación, según la
reivindicación 7 u 8, caracterizado porque los dos circuitos
impresos (1, 2) están contactados en una zona de solape (5b)
eléctricamente entre ellos.
10. Elemento de identificación, según la
reivindicación 7, 8 o 9, caracterizado porque el circuito
integrado (6) está contactado con el circuito impreso inferior (1)
y el circuito impreso superior (2).
11. Elemento de identificación, según una o
varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque se ha previsto un recubrimiento (16), que sella la
superficie del elemento de identificación (8) o como mínimo partes
de ella.
12. Procedimiento para la fabricación de un
elemento de identificación, que comprende un circuito integrado con
contactos y una bobina de antena, comprendiendo la bobina de la
antena como mínimo un circuito impreso con como mínimo una espira y
estando unida eléctricamente la bobina de antena con el circuito
integrado, y la bobina de la antena está dispuesta en una capa
soporte, y habiéndose formado en los contactos del circuito
integrado (6) rellanos de conexión (13), los llamados bumps (13),
que sobresalen de la superficie base (14) del circuito integrado
(6), caracterizado porque el circuito impreso/circuitos
impresos (1, 2) de la bobina de antena (7) está o están troquelados
de una lámina de aluminio, y que como mínimo en la zona de los bumps
(13) se aplica una sustancia (15), que como consecuencia de una
reducción de volumen definida durante el endurecimiento genera una
fuerza de presión y/o de tracción entre el circuito integrado (6) y
la capa soporte (12), con lo cual se unen los bumps (13) con la
bobina de la antena (7) mediante un contacto de presión.
13. Procedimiento según la reivindicación 12,
caracterizado porque los bumps (13) se fabrican esencialmente
de paladio depositado sin corriente.
14. Procedimiento según la reivindicación 12 o
13, caracterizado porque la superficie de los bumps (13)
contactada con la superficie de la bobina de la antena (7) se
convierte en rugosa, presentando la profundidad de rugosidad como
mínimo 5 \mum.
15. Procedimiento según la reivindicación 12, 13
o 14, caracterizado porque el elemento de identificación (8)
está recubierto como mínimo en la zona del circuito integrado (6)
con un recubrimiento (16).
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19905886A DE19905886A1 (de) | 1999-02-11 | 1999-02-11 | Identifizierungselement und Verfahren zur Herstellung eines Identifizierungselements |
| DE19905886 | 1999-02-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2265809T3 true ES2265809T3 (es) | 2007-03-01 |
Family
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