ТРАНСПОНДЕРНЫЙ МОДУЛЬ
TRANSPONDER MODULE

Настоящее изобретение относится к транспондерному модулю с расположенным на антенном модуле чиповым модулем.
Транспондерные модули, имеющие антенный модуль, а также контактирующий с ним чиповый модуль, достаточно широко известны и используются в различных вариантах их конструктивного исполнения для идентификации или аутентификации. В одном из часто встречающихся вариантов конструктивного исполнения транспондерные модули имеют антенный модуль, снабженный антенной, которая нанесена на несущую ее подложку и которая образует на ней несколько витков и предусмотренными на их концах контактными площадками соединена с чиповым модулем. Подобные транспондерные модули позволяют получать бесконтактный доступ через антенну к чипу, хранящиеся на котором, например, идентификационные данные могут тем самым считываться пригодным для этой цели считывающим устройством.
При использовании подобных транспондерных модулей для изготовления самоклеящихся этикеток, багажных бирок или иных аналогичных идентификационных элементов каждый такой транспондерный модуль с обеих его сторон снабжают покровными слоями, которые при необходимости используют в качестве несущих поверхностей для нанесения на них адгезива либо печатного рисунка и/или текста. Несмотря на обычно очень малую толщину такой слоистой структуры должна, как очевидно, обеспечиваться достаточная защита очень чувствительного к механическим нагрузкам чипа от повреждений. С этой целью известно снабжение чипа пригодным для его защиты корпусом. Однако недостаток, связанный с использованием подобного корпуса, состоит в том, что его наличие приводит к образованию локального утолщения, слегка выделяющегося на наружной поверхности. По этой причине осложняется последующее нанесение печатного рисунка и/или текста на слоистую структуру транспондерного модуля, а также затрудняется образование равномерно сцепленного по всей поверхности клеевого соединения.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать транспондерный модуль, который обеспечивал бы возможность размещения в нем чипа с эффективной, надежной его защитой от механических нагрузок и который позволял бы до минимально возможного сократить увеличение толщины своей слоистой структуры, состоящей из несущей антенну подложки и кристаллоносителя.
Указанная задача решается в транспондерном модуле с расположенным на антенном модуле чиповым модулем, имеющим чип и кристаллоноситель с выполненной в виде полоски подложкой, причем чип электрически контактирует с отстоящей от продольных концов подложки и расположенной между соединяемыми с антенной контактными площадками системой контактов таким образом, что контактные площадки чипа непосредственно электрически соединены с указанной системой контактов для электрического контактирования с чипом, при этом система контактов для электрического контактирования с чипом и соединяемые с антенной контактные площадки расположены на рабочей поверхности кристаллоносителя, на которой между системой контактов для электрического контактирования с чипом и соединяемыми с антенной контактными площадками выполнена по меньшей мере одна изоляционная поверхность. В предлагаемом в изобретении транспондерном модуле антенный модуль имеет антенну, которая расположена со снабженной ею стороны несущей антенну подложки и контактные площадки которой по меньшей мере частично проходят над выполненными в несущей антенну подложке контактными отверстиями, при этом чиповый модуль расположен с противоположной стороны несущей антенну подложки по отношению к ее снабженной антенной стороне таким образом, что соединяемые с антенной контактные площадки чипового модуля электрически контактируют с контактными площадками антенны с их обратных сторон, а чип входит в отверстие, выполненное под него в несущей антенну подложке.
Это выполнение предлагаемого в изобретении транспондерного модуля обеспечивает возможность контактирования между контактными площадками антенны и соединяемыми с ней контактными площадками чипового модуля без необходимости выполнения контактных площадок с противоположной (обратной) стороны несущей антенну подложки. Благодаря тому, что чип входит в отверстие, выполненное под него в несущей антенну подложке, позволяет выполнить транспондерный модуль особо тонким.
В частном варианте выполнения транспондерного модуля отверстие в несущей антенну подложке можно также выполнить в виде отверстия под чиповый модуль, т.е. отверстие под чип и контактные отверстия можно выполнить как единое отверстие под весь помещаемый в него чиповый модуль.
Кроме того, несущую антенну подложку и подложку кристаллоносителя наиболее предпочтительно также выполнять из полиолефина, поскольку, во-первых, благодаря этому обеспечивается особо плотное прилегание подложки кристаллоносителя к несущей антенну подложке, а во-вторых, использование подобного материала позволяет легко выполнять ламинирование для получения особо прочно скрепленной общей слоистой структуры транспондерного модуля.
В этом отношении предпочтительно также выполнять несущую антенну подложку и подложку кристаллоносителя чипового модуля из одного и того же материала, например из ПЭТФ.
Рабочая поверхность кристаллоносителя по меньшей мере на отдельных участках может быть снабжена неэлектропроводным клеящим материалом, который тем самым способствует образованию механически прочного соединения между подложкой кристаллоносителя и несущей антенну подложкой даже вне пределов контактных площадок антенны.
В еще одном предпочтительном варианте выполнения кристаллоносителя изоляционная поверхность образована клеящим материалом, благодаря чему обеспечивается прочное механическое соединение между кристаллоносителем и несущей антенну подложкой даже в зоне расположения витков антенны.
Клеящий материал особенно предпочтительно наносить по меньшей мере на отдельных участках вдоль наружного края подложки кристаллоносителя, поскольку тем самым наряду с прочным механическим соединением обеспечивается также уплотнение кристаллоносителя на по меньшей мере снабженных клеящим материалом участках.
Квазигерметичное уплотнение чипа можно обеспечить, нанеся клеящий материал по всему периметру вдоль наружного края подложки кристаллоносителя. Предпочтительно далее выполнять систему контактов для электрического контактирования с чипом и соединяемые с антенной контактные площадки из алюминия или содержащего его сплава с тем, чтобы прежде всего при выполнении антенны, соответственно по меньшей мере ее контактных площадок из алюминия, соответственно из содержащего его сплава, обеспечить возможность эффективного электрического присоединения чипового модуля к антенному модулю методом ультразвуковой (микро-)сварки.
При выполнении подложки кристаллоносителя из полиолефина, прежде всего из полиэтилентерефталата (ПЭТФ), обеспечивается особо плотное прилегание подложки кристаллоносителя к несущей антенну подложке, способствующее минимизации общей толщины конструкции и герметичному расположению подложки кристаллоносителя на несущей антенну подложке.
У транспондерного модуля наружный край подложки кристаллоносителя наиболее предпочтительно герметично соединять наносимым по меньшей мере на отдельных участках клеящим материалом с поверхностью по меньшей мере одного витка антенны и/или с поверхностью несущей антенну подложки для обеспечения таким путем механически особо прочного соединения между чиповым модулем и несущей антенну подложкой, соответственно антенным модулем.
Антенна антенного модуля может быть нанесена методом нанесения образующего ее материала на поверхность на снабженную антенной сторону несущей антенну подложки. Согласно изобретению контактные площадки антенны, предназначенные для контактирования с соединяемыми с ней контактными площадками чипового модуля, расположены при этом над отверстиями, выполненными в несущей антенну подложке до нанесения на нее антенны.
В соответствии с этим конструкция такого антенного модуля делает излишним выполнение сквозных соединений для контактирования чипового модуля с антенной, который расположен с противоположной стороны несущей антенну подложки по отношению к ее снабженной антенной стороне. Столь же мала необходимость в выполнении контактных площадок методом нанесения образующего их материала на поверхность с противоположной стороны несущей антенну подложки аналогично выполнению антенны на снабженной ею стороне несущей антенну подложки. Более того, контактные площадки у предлагаемого в изобретении антенного модуля образованы над отверстиями в несущей антенну подложке методом нанесения образующего антенну материала на поверхность несущей антенну подложки с ее снабженной антенной стороны. В результате в зоне отверстий образуются контактные площадки, с выполнением которых не связаны никакие особые расходы.
Ниже изобретение более подробно рассмотрено на примере предпочтительных вариантов выполнения его объектов со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - вид транспондерного модуля с расположенным на антенном модуле чиповым модулем,
на фиг.2 - вид в плане чипового модуля с расположенным на кристаллоносителе чипом,
на фиг.3 - вид сбоку изображенного на фиг.2 чипового модуля,
на фиг.4 - пленочный носитель со множеством расположенных на нем продольными рядами кристаллоносителей,
на фиг.5 - вид выполненного по одному из вариантов транспондерного модуля в разрезе плоскостью V-V по фиг.1,
на фиг.6 - аналогичный приведенному на фиг.5 вид выполненного по другому варианту транспондерного модуля,
на фиг.7 - аналогичный приведенному на фиг.5 вид выполненного еще по одному варианту транспондерного модуля и
на фиг.8 - схема, иллюстрирующая размещение чиповых модулей на расположенных в виде матрицы антенных модулях.
На фиг.1 показан транспондерный модуль 10 с антенным модулем 11 и чиповым модулем 12.
В показанном на фиг.1 варианте выполнения транспондерного модуля 10 чиповый модуль 12 находится со снабженной антенной 13 стороны 14 антенного модуля 11, при этом расположенный на кристаллоносителе 15 чипового модуля 12 чип (кристалл) 16 находится между кристаллоносителем 15 и несущей антенну подложкой 17 антенного модуля 11.
На фиг.2 в виде в плане показан чиповый модуль 12, при этом для большей наглядности изображения кристаллоносителя 15 чип 16 на чертеже обозначен лишь его контуром.
Из приведенных на фиг.2 и 3 изображений при их рассмотрении в совокупности следует, что кристаллоноситель 15 выполнен в основном трехслойным и состоит из подложки 18, которая в данном случае выполнена из ПЭТФ, из нанесенной на подложку 18 соединительной металлизации 19, в данном случае предпочтительно выполненной из алюминия, и из изоляционного слоя 20, расположенного на соединительной металлизации 19.
Как показано прежде всего на фиг.2, соединительная металлизация 19 выполнена состоящей из двух частей, которыми являются первая часть 21 и вторая часть 22, каждая из которых имеет по выступающему продолговатому участку 23, соответственно 24 с контактными площадками. В зоне проходящих параллельно друг другу выступающих продолговатых участков 23, 24 и у продольных концов 25, 26 подложки 18 кристаллоносителя изоляционный слой 20 имеет контактные выемки, которые у продольных концов 25, 26 образуют по соединяемой с антенной контактной площадке 27, соответственно 28, а в зоне выступающих продолговатых участков 23, 24 образуют систему 29 контактов для контактирования с чипом.
Как следует из приведенного на фиг.2 изображения системы 29 контактов для контактирования с чипом, она в показанном на этом чертеже варианте снабжена выступающими точечными контактами, так называемыми столбиковыми выводами 30, которые обеспечивают возможность контактирования с лишь условно обозначенным на данном чертеже чипом 16, монтируемым так называемым методом перевернутого кристалла.
Из приведенных на фиг.2 и 3 изображений при их рассмотрении в совокупности следует далее, что выполненная, как и подложка 18 кристаллоносителя, в виде полоски соединительная металлизация 19 имеет меньшую площадь, чем рабочая поверхность 31 подложки 18, и поэтому клейкий изоляционный слой 20 покрывает не только соединительную металлизацию 19, но и продольные и поперечные края 32, 33 рабочей поверхности 31 подложки кристаллоносителя, за исключением соединяемых с антенной контактных площадок 27, 28 и системы 29 контактов для контактирования с чипом. Тем самым, с одной стороны, обеспечивается полностью изолирующее покрытие соединительной металлизации 19, за исключением системы 29 контактов для контактирования с чипом и соединяемых с антенной контактных площадок 27, 28. С другой стороны, образуется замкнутое обрамление кристаллоносителя 15 из клеящего материала.
В показанном на фиг.2 и 3 варианте выполнения кристаллоносителя 15 изоляционный слой 20 образован нанесенным слоем клеящего материала, и поэтому изоляционный слой 20 в данном случае выполняет двойную функцию, а именно: он наряду с изолирующим действием при помещении кристаллоносителя 15, соответственно снабженного им чипового модуля 12 на показанный на фиг.1 антенный модуль 11 создает механически прочное клеевое соединение с несущей антенну подложкой 17, соответственно с самой антенной 13 на несущей ее подложке 17. Благодаря этому наряду с механически надежным соединением обеспечивается квазигерметичное размещение чипа 16 между кристаллоносителем 15 и несущей антенну подложкой 17.
Вместо кристаллоносителя 15 может быть предусмотрен не показанный на чертежах соединительный модуль, назначение которого состоит в электрическом соединении наружной контактной площадки 50 показанной на фиг.1 антенны 13 с ее не показанной на чертежах контактной площадкой, которая расположена рядом с показанной на фиг.1 радиально внутренней контактной площадкой 49, при этом в данном случае контактная площадка 49 и вспомогательная контактная площадка антенны 13 обеспечивают возможность контактирования с чипом, расположенным радиально внутри ограниченной антенной 13 части. С этой целью соединительный модуль в отличие от показанного на фиг.2 кристаллоносителя 15 должен быть выполнен с соединительной металлизацией 19, полностью электропроводной на участке между соединяемыми с антенной контактными площадками 27, 28. Для этого можно либо перемкнуть систему 29 контактов для контактирования с чипом, либо выполнить сплошной соединительную металлизацию 19. Изоляционный слой, который также выполнен сплошным на участке между соединяемыми с антенной контактными площадками 27, 28, следует предусматривать по меньшей мере в тех случаях, когда существует риск замыкания накоротко между одним из витков антенны и соединительной металлизацией 19, в остальных же случаях изоляционный слой не обязательно выполнять сплошным, покрывающим всю поверхность, в связи с чем показанный на фиг.2 кристаллоноситель 15 уже можно преобразовать в соединительный модуль, электрически соединив выступающие продолговатые участки 23, 24, соответственно систему 29 контактов для контактирования с чипом.
На фиг.4 показана система из множества кристаллоносителей 15 на пленочном носителе 34, который в данном случае выполнен в виде транспортировочной пленки с перфорированными продольными краями 35 для перемещения пленкопротяжным механизмом. На пленочном носителе 34 находятся нанесенные непосредственно на него соединительные металлизации 19, которые в данном случае расположены шестью проходящими параллельно друг другу в продольном направлении пленочного носителя 34, соответственно в направлении его подачи рядами 36, 37, 38, 39, 40 и 41. Совокупность рядов 36-41 покрыта изоляционным слоем 20, который, как описано выше со ссылкой на фиг.2 и 3, не покрывает те участки каждой отдельной соединительной металлизации 19, где расположены система 29 контактов для контактирования с чипом и две соединяемые с антенной контактные площадки 27, 28.
Как схематично показано на фиг.8, выполнение кристаллоносителей 15, соответственно расположение соединительных металлизации 19 на пленочном носителе 34 показанными на фиг.4 рядами в сочетании с расположением несущих антенны подложек 17, соответственно антенных модулей 11 в виде матрицы 64 позволяет отделять отдельные ряды 36-41 от пленочного носителя 34 путем соответствующего разделения или прорезания вдоль разделительных линий 42 и накладывать отделенные ряды 36-41 кристаллоносителей 15 на соответствующие ряды 43, 44, 45, 46, 47 и 48 подложек антенных модулей 11. От отдельных рядов 36-41 затем можно пригодными для этой цели режущими механизмами поштучно отделять кристаллоносители 15 и присоединять их к контактным площадкам 49, 50 отдельных антенн 13 с обеспечением таким путем согласно фиг.1 электропроводного и механически прочного благодаря клейкому изоляционному слою 20 соединения с антенным модулем 11.
На фиг.5 в увеличенном масштабе в разрезе плоскостью V-V по фиг.1 показан фрагмент соединения между чиповым модулем 12 и антенным модулем 11. Чип 16 расположен в промежуточном пространстве, которое с боков ограничено витками 51 антенны 13, а сверху и снизу - подложкой 18 кристаллоносителя, соответственно несущей антенну подложкой 17. В зоне контакта с витками 51 антенны, которые расположены между чипом 16 и контактными площадками 49, 50 антенны 13, находится клейкий изоляционный слой 20, который по меньшей мере на отдельных участках расположен на витках 51 антенны. Витки антенны или по меньшей мере контактные площадки 49, 50 антенны 13, равно как и соединяемые с антенной контактные площадки 27, 28 кристаллоносителя 15, наиболее предпочтительно выполнять из алюминия, поскольку в этом случае можно, как показано на фиг.5, путем воздействия инструментом 66 для ультразвуковой сварки с обратной стороны подложки 18 кристаллоносителя через нее на соединяемые с антенной контактные площадки 27, 28 легко выполнять сварное соединение между соединяемыми с антенной контактными площадками 27, 28 и контактными площадками 50, 51 антенн.
На фиг.6 показан транспондерный модуль 62 с иным расположением чипового модуля 12 на транспондерном модуле 53, несущая антенну подложка 54 которого в отличие от показанной на фиг.5 несущей антенну подложки 17 транспондерного модуля 10 снабжена контактными отверстиями 55, которые обеспечивают возможность контактирования с контактными площадками 49, 50 антенны 13 с их обратных сторон 56, 57. Помимо этого, как показано на фиг.6, в несущей антенну подложке (54) предусмотрено отверстие 58 под чип, которое предназначено для размещения в нем чипа 16 и которое тем самым позволяет в целом выполнить транспондерный модуль 58, состоящий из антенного модуля 53 и чипового модуля 12, особо плоским, соответственно тонким.
На фиг.7 показан транспондерный модуль 59 с антенным модулем 60, несущая антенну подложка 61 которого имеет отверстие 62 под чиповый модуль, которое обеспечивает возможность в целом клейкого расположения изоляционного слоя 20 с обратных сторон 63 витков 49 антенны. В результате изоляционный слой 20, соответственно по меньшей мере частично покрытая им соединительная металлизация 19 оказывается расположен/расположена в основном в одной плоскости с несущей антенну подложкой 17.