專利名稱：具有至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的平面載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的平面載體，它和一個(gè)天線相連，用于與一個(gè)電子裝置交換數(shù)據(jù)和能量，其中所述天線由兩個(gè)電導(dǎo)體組成。
背景技術(shù)：
這種載體被稱為無源沖轉(zhuǎn)發(fā)器。以電偶極子形式構(gòu)成的天線經(jīng)電容耦合與電子裝置交換數(shù)據(jù)和能量。但是，由一個(gè)電容性天線傳輸?shù)墓β适艿狡漶詈想娙莸南拗?。所述耦合電容一方面是通過轉(zhuǎn)發(fā)器的電容性天線與電子裝置的天線的間隔確定的，另一方面是通過(脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器的)電容性天線的面積確定的。為了實(shí)現(xiàn)較高的耦合電容量，脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器和電子裝置之間的間隔應(yīng)當(dāng)盡可能小。作為選擇或附加的措施，所述電子天線的面積越大，其耦合電容量也增大電容性天線的面積是通過所使用的導(dǎo)體的長度和寬度確定的。該面積一方面受到載體尺寸的限制，另一方面受到制造方法的限制。如果制造的材料使用紙，則應(yīng)在紙張制造過程中，將天線夾在紙內(nèi)。在這種制造方法中天線的寬度相對(duì)較窄，所以電容性天線的面積也相應(yīng)較小。
這種結(jié)構(gòu)中采用紙作為載體其電子天線或偶電子極平行于紙的短邊布置，參見歐洲專利文獻(xiàn)EP 0 905 657 A1公開的內(nèi)容。在這種具體的實(shí)施例中，所述的紙是紙幣，其中的半導(dǎo)體芯片與電偶極子相結(jié)合，構(gòu)成了紙幣的一種防偽措施。這種用紙制成的載體也可以用于商店中的商品防盜。同時(shí)公知的還包括將這種載體用于智能卡的結(jié)構(gòu)層。
將電子天線加寬以擴(kuò)大天線面積和增大耦合電容量會(huì)帶來制造方法的改變。這種步驟是與較高的成本聯(lián)系在一起的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種以上所述的轉(zhuǎn)發(fā)器，其轉(zhuǎn)發(fā)器的電容性天線和電子裝置之間的耦合可以得到改進(jìn)。
本發(fā)明對(duì)以上任務(wù)的解決方案是，在所述載體上設(shè)置一層導(dǎo)電層，它與所述天線的電導(dǎo)體重疊。因?yàn)樵诩埖谋砻嫔显O(shè)置了一層寬的導(dǎo)電層。而使相對(duì)電子裝置的有效天線面積擴(kuò)大了，所以耦合電容量因此而增大，其他有利構(gòu)成體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中。
所述兩個(gè)電導(dǎo)體優(yōu)選與一層對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電層重疊。在一種特別有利的方案中，所述導(dǎo)電層將相應(yīng)的電導(dǎo)體全部覆蓋。所述導(dǎo)電層的面積優(yōu)選大于對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)體的面積，從而在脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器和電子裝置之間實(shí)現(xiàn)盡可能高的耦合度。
在一種屬于已有技術(shù)的裝置中，為了實(shí)現(xiàn)所述耦合，在轉(zhuǎn)發(fā)器的天線電導(dǎo)體和電子裝置的天線之間要形成必要的電容。所述耦合電容如上所述是由兩個(gè)天線的面積和間隔確定的。
通過在載體上設(shè)置與轉(zhuǎn)發(fā)器天線的電導(dǎo)體重疊的導(dǎo)電層，使得耦合電容由于兩個(gè)串聯(lián)連接的電容的“并聯(lián)連接”而得到擴(kuò)大。第一個(gè)電容是在電導(dǎo)體和導(dǎo)電層之間形成的。其中的耦合電容相對(duì)較大，因?yàn)閷?dǎo)電層和天線電導(dǎo)體之間的間隔很小。該間隔最大等于載體的厚度，例如紙張的厚度。第二個(gè)電容是通過導(dǎo)電層和電子裝置的天線構(gòu)成的。因?yàn)閷?dǎo)電層的面積很大，所以與電子裝置之間能實(shí)現(xiàn)很大的耦合度。因?yàn)閷?dǎo)電層相當(dāng)于一層屏蔽層。所以天線的電導(dǎo)體和電子裝置的天線之間的耦合度會(huì)減小，然而這種減小不會(huì)造成問題，因?yàn)轳詈想娙萃ㄟ^第一和第二電容串聯(lián)電路的并聯(lián)連接而大大增加。
所述導(dǎo)電層最好與所述電導(dǎo)體保持直接電接觸。這實(shí)際上是指平行連接的第一電容達(dá)到其最大容量值。這種布置的實(shí)現(xiàn)方式是，將導(dǎo)電層直接設(shè)置在載體的具有轉(zhuǎn)發(fā)器天線電導(dǎo)體的表面上。
在本發(fā)明的一種方案中，所述導(dǎo)電層通過一種介電體與所述電導(dǎo)體隔開布置。這種介電體例如可以是載體本身。也就是說，導(dǎo)電層和天線的電導(dǎo)體設(shè)置在載體的兩個(gè)相對(duì)布置的大表面上。
在另一種有利的方案中，所述天線電導(dǎo)體與半導(dǎo)體芯片共同埋設(shè)在所述載體內(nèi)。通過該方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電導(dǎo)體和半導(dǎo)體芯片的保護(hù)，防止其受到機(jī)械損壞。
在本發(fā)明的一種方案中，所述導(dǎo)電層相對(duì)電導(dǎo)體鏡像對(duì)稱布置。導(dǎo)電層最好印刷在載體上，因此其電阻相對(duì)較大。所以在第一和第二電容之間存在引線電阻。通過導(dǎo)電層相對(duì)電導(dǎo)體的對(duì)稱布置可將引線電阻保持在較小的程度上。
在本發(fā)明的另一種方案中，所述電導(dǎo)體相對(duì)半導(dǎo)體芯片對(duì)稱布置。這表示所述電偶極子具有兩個(gè)形狀相同的電導(dǎo)體。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選方案中，所述半導(dǎo)體芯片設(shè)置在平面載體的鏡像軸線之外。如果平面載體是柔性和可彎曲的，則經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)褶皺。實(shí)踐表明這種褶皺通常出現(xiàn)在載體的中軸線上。如果僅在平面載體的中軸線之一上布置半導(dǎo)體芯片，則半導(dǎo)體芯片有可能因?yàn)轳薨櫠鴵p壞。所以半導(dǎo)體芯片被布置在載體的鏡像軸線或中軸線以外，從而防止其損壞以及防止對(duì)整個(gè)裝置的功能干擾。


下面對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)成作進(jìn)一步的說明。
圖1表示已有技術(shù)中公知的平面載體的俯視圖，圖2a至圖2c表示圖1所示公知平面載體的不同實(shí)施例的剖視圖，圖3表示本發(fā)明所述平面載體的第一實(shí)施例的俯視圖，圖4a至圖4d表示圖3所示平面載體的不同實(shí)施例的剖視圖，圖5表示本發(fā)明所述平面載體的第二實(shí)施例，圖6表示本發(fā)明所述平面載體的第三實(shí)施例的俯視圖，并且圖7表示一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器和電子裝置之間的電容性耦合的等效電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1表示一種所述類型的轉(zhuǎn)發(fā)器12的俯視圖。該轉(zhuǎn)發(fā)器12具有一個(gè)載體1，其形狀呈矩形。與一個(gè)短邊平行地設(shè)置了由一個(gè)第一電導(dǎo)體5a和一個(gè)第二電導(dǎo)體5b組成的天線。所述電導(dǎo)體5a、5b分別以一端與一個(gè)半導(dǎo)體芯片4實(shí)現(xiàn)電連接和機(jī)械連接。該電導(dǎo)體5a、5b構(gòu)成一個(gè)偶極子。在所示實(shí)施例中，載體1具有矩形的形狀。載體1的尺寸并不限于這種幾何形狀。同樣也可將載體1制成圓形、橢圓形、方形等形狀。
如圖2a至圖2c所示，載體1具有平面形狀。圖2a至圖2c顯示出不同的方案，表示了所述電導(dǎo)體5a、5b連同半導(dǎo)體芯片4在平面載體1上的布置方式。
在圖2a中，電導(dǎo)體5a、5b連同半導(dǎo)體芯片4被嵌在載體1中。載體1例如可用塑料制成，其中嵌有天線連同半導(dǎo)體芯片。
在圖2b中，載體1由一個(gè)第一層2和一個(gè)第二層3構(gòu)成，兩層上下重疊。所述電導(dǎo)體5a、5b與半導(dǎo)體芯片4布置在第一層和第二層2、3之間。在電導(dǎo)體和半導(dǎo)體芯片的位置上，所述載體有輕微的隆起。如果第一和第二層2、3的層厚相對(duì)電導(dǎo)體5a、5b和半導(dǎo)體芯片4的尺寸較大，則所述隆起相對(duì)于載體的主表面是很小的。
圖2c表示圖1所示的穿過公知轉(zhuǎn)發(fā)器短邊的剖視圖。如圖2b所示，載體1由第一和第二層2、3構(gòu)成，在兩者之間設(shè)置有電導(dǎo)體5a、5b和半導(dǎo)體芯片4。如圖2c所示，所述第一和第二電導(dǎo)體5a、5b之間并沒有導(dǎo)電連接。面對(duì)載體內(nèi)部的電導(dǎo)體5a、5b的端部分別與半導(dǎo)體芯片4的一個(gè)電觸點(diǎn)連接。所述電導(dǎo)體5a、5b朝外的端部在所述實(shí)施例中一直延伸到載體1的側(cè)邊緣。
轉(zhuǎn)發(fā)器12和(未畫出的)電子裝置的電耦合一方面是由轉(zhuǎn)發(fā)器和電子裝置之間的間隔實(shí)現(xiàn)的，另一方面是由天線的面積實(shí)現(xiàn)的，所述天線由電導(dǎo)體5a、5b構(gòu)成。天線的面積由所述電導(dǎo)體的寬度確定，該寬度通常是由制造方法決定的，天線面積的另一個(gè)因素是電導(dǎo)體的長度，它是由載體1的尺寸決定的。所述轉(zhuǎn)發(fā)器12和電子裝置之間的良好電容性耦合的實(shí)現(xiàn)條件是，所述間隔不超過某個(gè)特定的數(shù)值。
以上缺點(diǎn)可以通過本發(fā)明得到避免。圖3表示的是本發(fā)明第一實(shí)施例的俯視圖。其中的轉(zhuǎn)發(fā)器12也具有一個(gè)平面載體1，它具有一個(gè)平行于載體1短邊的天線，該天線由電導(dǎo)體5a、5b組成。為了提高電容耦合度，在一個(gè)第一主表面9上設(shè)置導(dǎo)電層6a、6b。相應(yīng)于由電導(dǎo)體5a、5b組成的天線結(jié)構(gòu)也設(shè)置兩層導(dǎo)電層6a、6b，它們分別與電導(dǎo)體5a、5b相對(duì)應(yīng)。所述導(dǎo)電層6a、6b與所述電導(dǎo)體5a、5b重疊布置。如圖3所示，所述導(dǎo)電層6a、6b是與電導(dǎo)體5a、5b對(duì)稱布置的。在圖3中，所述電導(dǎo)體5a、5b并不完全與導(dǎo)電層6a、6b重疊。因?yàn)檫@不是必要的，只要導(dǎo)電層6a、6b具有合適大小的面積即可。
和該結(jié)構(gòu)不同的是，圖5所示的第二實(shí)施例中所述導(dǎo)電層6a、6b將電導(dǎo)體5a、5b完全覆蓋。
在載體1上可以印刷出高電阻層。該層優(yōu)選采用無色透明的形式，以免影響載體1的外觀。因?yàn)槠矫孑d體在已有技術(shù)中通常需要印刷，例如印上公司徽標(biāo)或者號(hào)碼和圖案，所以制造方法不得有任何改變，因?yàn)楦唠娮鑼拥挠∷⑦^程是與表面的印刷一塊兒進(jìn)行的。
圖4a至圖4d表示的是本發(fā)明所述平面載體不同實(shí)施例的剖視圖。在圖4a中，平面載體1例如用塑料制成，在其內(nèi)部埋入半導(dǎo)體芯片4和電導(dǎo)體5a、5b。所述導(dǎo)電層6a、6b設(shè)置在平面載體1的第一主平面9上。從圖中可以看出，所述導(dǎo)電層6a、6b和電導(dǎo)體5a、5b相互重疊在一起。所述電導(dǎo)體5a、5b和導(dǎo)電層之間由間隔隔開。因此平面載體1構(gòu)成了由電導(dǎo)體和導(dǎo)電層構(gòu)成的電容的兩個(gè)“電極”之間的介電層。因?yàn)閷?dǎo)電層和電導(dǎo)體之間的間隔很小，所以能實(shí)現(xiàn)很大的耦合電容。
進(jìn)一步加大耦合電容的方式是，如圖4b所示，使所述電導(dǎo)體5a、5b一直延伸到第一主平面9。在這種情況中，所述導(dǎo)電層6a、6b可直接與電導(dǎo)體5a、5b實(shí)現(xiàn)電接觸。在這種情況下的耦合也達(dá)到最大值。所述平面載體1也可以如圖4c所示，由一個(gè)第一層和一個(gè)第二層2、3組成，在兩者之間設(shè)置由半導(dǎo)體芯片4和電導(dǎo)體5a、5b組成的構(gòu)造。在平面載體1的第一主平面9上也設(shè)置所述導(dǎo)電層6a、6b。
圖4d表示本發(fā)明所述方案的另一個(gè)實(shí)施例，它是穿過轉(zhuǎn)發(fā)器12的短邊的剖視圖。平面載體1例如由塑料制成，在其第一主平面9上設(shè)置一個(gè)凹槽14。在該凹槽14內(nèi)埋設(shè)半導(dǎo)體芯片4。所述電導(dǎo)體5a、5b靠在載體1的第一主平面9上。與其實(shí)現(xiàn)直接接觸的是導(dǎo)電層6a、6b。該導(dǎo)電層與電導(dǎo)體5a、5b完全重疊。為避免機(jī)械損壞，所述轉(zhuǎn)發(fā)器12具有一層覆蓋層11，它設(shè)置在導(dǎo)電層、電導(dǎo)體和半導(dǎo)體芯片4構(gòu)成的結(jié)構(gòu)之上。
圖6表示的是第三實(shí)施例，它與上述實(shí)施例的區(qū)別是，半導(dǎo)體芯片、電導(dǎo)體5a、5b和導(dǎo)電層6a、6b組成的結(jié)構(gòu)按以下方式設(shè)置在平面載體1上，即半導(dǎo)體芯片4沒有處在對(duì)稱軸線7和8上。這樣可保證平面載體被折疊時(shí)，特別是用紙制成的載體被折疊時(shí)不會(huì)損壞半導(dǎo)體芯片。
圖7表示的是本發(fā)明所述由轉(zhuǎn)發(fā)器12和電子裝置13構(gòu)成的設(shè)備的等效電路圖，下面對(duì)其原理加以說明。所述轉(zhuǎn)發(fā)器12的等效電路圖的簡化構(gòu)成是，由一個(gè)電容27和一個(gè)電阻20組成并聯(lián)電路。所述轉(zhuǎn)發(fā)器12和電子裝置13之間的數(shù)據(jù)和能量交換在所示等效電路圖中沒有詳細(xì)描述，但它是采用電容方式實(shí)現(xiàn)的。標(biāo)號(hào)21和22表示電容，它們?cè)O(shè)置在電子裝置13和構(gòu)成轉(zhuǎn)發(fā)器12電偶極子的電導(dǎo)體5a、5b之間。標(biāo)號(hào)23和24也是電容，它們?cè)O(shè)置在電子裝置13的天線和印刷上的導(dǎo)電層6a、6b之間。標(biāo)號(hào)25和26表示的電容位于導(dǎo)電層6a、6b和轉(zhuǎn)發(fā)器12的電導(dǎo)體5a、5b之間。電容23、25與電容21并聯(lián)連接。而電容24和26也與電容22相應(yīng)連接。由于印刷上的導(dǎo)電層6a、6b的屏蔽作用，電容21和22的容量減小。這種減小可通過附加的電容23、25和24、26得到完全補(bǔ)償。設(shè)在電子裝置13的天線和導(dǎo)電層6a、6b之間的電容23、24由于導(dǎo)電層的面積較大而具有較大的容量。位于導(dǎo)電層和電導(dǎo)體之間的電容25和26也具有較大容量，因?yàn)閷?dǎo)電層距離相應(yīng)的電導(dǎo)體5a、5b的間隔很小。在極端情況中，該間隔等于載體1厚度的一半。
通過本發(fā)明提供了一種簡單的和低成本的轉(zhuǎn)發(fā)器，它和已有技術(shù)相比具有更大的耦合電容量。所以該轉(zhuǎn)發(fā)器可以在更大的距離范圍內(nèi)工作。
權(quán)利要求
1.具有至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片(4)的平面載體(1)，它和一個(gè)天線(5a，5b)相連，用于與一個(gè)電子裝置(13)交換數(shù)據(jù)和能量，其中所述天線由兩個(gè)電導(dǎo)體(5a，5b)組成，本發(fā)明的特征是，在所述載體(1)上設(shè)置一層導(dǎo)電層(6a，6b)，它與所述天線的電導(dǎo)體(5a，5b)相重疊。
2.如權(quán)利要求1所述的載體，其特征在于，所述兩個(gè)電導(dǎo)體(5a，5b)與一層對(duì)應(yīng)的導(dǎo)電層(6a，6b)重疊。
3.如權(quán)利要求2所述的載體，其特征在于，所述導(dǎo)電層(6a，6b)將相應(yīng)的電導(dǎo)體全部覆蓋。
4.如權(quán)利要求1至3中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述導(dǎo)電層(6a，6b)通過一種介電體與所述電導(dǎo)體(5a，5b)隔開布置。
5.如權(quán)利要求1至4中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述電導(dǎo)體(5a，5b)與半導(dǎo)體芯片(4)共同埋設(shè)在所述載體(1)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1至5中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述電導(dǎo)體(5a，5b)設(shè)置在載體(1)的一個(gè)第一主表面(9)上。
7.如權(quán)利要求1至3或6中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述導(dǎo)電層(6a，6b)與所述電導(dǎo)體(5a，5b)保持直接電接觸。
8.如權(quán)利要求1至7中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述導(dǎo)電層(6a，6b)相對(duì)電導(dǎo)體(5a，5b)鏡像對(duì)稱布置。
9.如權(quán)利要求1至8中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述電導(dǎo)體(5a，5b)相對(duì)半導(dǎo)體芯片對(duì)稱布置。
10.如權(quán)利要求1至9中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述半導(dǎo)體芯片(4)設(shè)置在載體(1)的鏡像軸線之外。
11.如權(quán)利要求1至10中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述載體(1)由紙制成。
12.如權(quán)利要求1至11中的任何一項(xiàng)所述的載體，其特征在于，所述導(dǎo)電層(6a，6b)的面積大于對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)體(5a，5b)的面積。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有至少一個(gè)半導(dǎo)體芯片的平面載體，它和一個(gè)天線相連，用于與一個(gè)電子裝置交換數(shù)據(jù)和能量，其中所述天線由兩個(gè)電導(dǎo)體組成，并且在所述載體上設(shè)置一層導(dǎo)電層，它與所述天線的電導(dǎo)體相重疊。通過本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)電子裝置和平面載體(脈沖轉(zhuǎn)發(fā)器)之間更大的電容耦合度。
文檔編號(hào)H04B1/59GK1399771SQ00816170
公開日2003年2月26日 申請(qǐng)日期2000年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月25日
發(fā)明者R·雷納 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司