ОДНОКРИСТАЛЬНЫЙ БЕСКОРПУСНОЙ RFID МОДУЛЬ

Предполагаемая полезная модель относится к области электронной идентификации личности, различных объектов и изделий, а именно к малогабаритным средствам бесконтактной радиочастотной идентификации (или RFID средствам) типа метки или ярлыка, позволяющим обнаружить и опознать маркированный такой меткой объект.
RFID модуль может использоваться для контроля доступа людей в определенные помещения, на рабочие участки или к терминалам систем связи и информации, для маркировки медицинских препаратов, химреактивов, потребительских товаров.
Для работы RFID идентификаторов, в том числе и модулей радиочастотной идентификации, необходимо наличие RFID-системы, состоящей из трех основных компонентов: считывателя (или ридера), идентификатора (в виде модуля, карты, метки и т.п.) и электронного устройства управления (компьютера, контроллера и т.п.). Считыватель излучает в окружающее пространство электромагнитную энергию, идентификатор принимает сигнал от считывателя и формирует ответный сигнал, который принимается антенной считывателя, обрабатывается его электронным блоком и направляется в электронное устройство управления. Микросхема или чип идентификатора имеет память, которая хранит идентификационный код или другие данные. При обнаружении идентификатором соответствующего сигнала от считывателя, происходит передача данных из его памяти обратно в считыватель, причем обмен сигналами осуществляется бесконтактно. Поскольку радиосигнал легко распространяется в воздухе и проникает через неметаллические материалы, нет необходимости в контакте или прямой видимости между считывателем и идентификатором.
RFID-идентификатор всегда содержит внутри себя антенну, соединенную с микросхемой (или чипом).
Известна конструкция электронного модуля бесконтактной идентификации, содержащего бескорпусную интегральную схему, катушку индуктивности и конденсатор, образующие антенну, и монтажную плату, выполненную из полиимидной ленты с односторонней металлизацией, на которой методами тонкопленочной фотолитографии сформированы плоская катушка с монтажными выводами и гибкий лепесток, соединенный с монтажным выводом, загиб лепестка выполняется с радиусом перегиба не менее толщины коммутационного проводника (Пат. RU 2286600 С1).
К недостаткам предложенного технического решения относится высокая себестоимость изготовления за счет применения дорогостоящего материала антенны - фольгированного полиимида и сложность автоматизации операции загиба лепестка.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой конструкции модуля, принятой за прототип, является конструкция электронного бесконтактного модуля для карты или этикетки. Электронный модуль содержит подложку для монтажа электронной микросхемы, которая выполнена с возможностью присоединения к антенне для обеспечения бесконтактной работы модуля, антенна полностью расположена на модуле и содержит витки, выполненные на плоскости подложки, а электронная микросхема расположена с той же стороны, что и антенна, причем соединительные клеммы антенны присоединены к соответствующим контактным зажимам на электронной микросхеме посредством проводов, и изоляционный материал проложен между электронной микросхемой и той зоной антенны, которая находится под электронной микросхемой (Патент RU 2194306 С2).
Недостатком предложенного технического решения является необходимость присоединения дополнительных проводов и отдельной прокладки из изоляционного материала, что приводит к усложнению конструкции и повышению трудоемкости сборки модуля.
Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель является создание электронного бесконтактного модуля упрощенной конструкции - для встраивания в идентификационные карты или этикетки, имеющего минимальную толщину за счет отказа от дополнительных проволочных соединений и дополнительной изоляционной прокладки, и имеющего низкую себестоимость за счет высокого уровня автоматизации процесса его сборки.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в однокристальном бескорпусном RFID модуле, содержащем металлополимерную подложку, являющуюся антенной с расположенными на ней токопроводящими витками катушки, выполненными на плоскости подложки, монтажные выводы антенны присоединены к внешним выводам микросхемы без применения проволочных соединений, при этом гибкий кристаллодержатель микросхемы представляет собой вторую металлополимерную подложку в виде перемычки с двумя токопроводящими дорожками, в полимерном (изоляционном) слое которой вскрыты окна для соединения как внешних участков дорожек с монтажными выводами антенны, так и внутренних участков дорожек с контактными площадками кристалла.
На фиг.1 представлена конструкция однокристального бескорпусного RFID модуля, где 1 - металлополимерная подложка; 2 - витки катушки; 3, 4 - зоны соединения монтажных выводов катушки и кристаллодержателя; 5 - кристаллодержатель; 6 - кристалл (чип).
На фиг.2 представлена конструкция микросхемы RFID модуля с гибким кристаллодержателем, где 1 - полимерный слой; 2 - токопроводящая дорожка; 3 - контактная площадка кристалла; 4 - кристалл; 5 - внутренний участок токопроводящей дорожки кристаллодержателя; 6 - внешний участок токопроводящей дорожки кристаллодержателя; 7 - глухое «окно»; 8 - сквозное «окно».
Конструкция и способ изготовления предлагаемого однокристального бескорпусного RFID модуля могут быть проиллюстрированы на следующих примерах.
Пример 1. Однокристальный бескорпусной RFID модуль содержит плоскую многовитковую катушку индуктивности в виде спирали с внутренним и внешним монтажными выводами, выполненную на металополимерной подложке - фольгированном алюминием лавсане (толщина основы 40-60 мкм, толщина алюминия 18-30 мкм) методом избирательного химического травления, а также бескорпусную интегральную миикросхему с гибким кристаллодержателем, изготовленным из фольгированного алюминием полиимида (толщина основы 20-40 мкм, толщина алюминия 18-30 мкм), с токопроводящими дорожками, конфигурация которых выполнена методом избирательного химического травления слоя алюминиевой металлизации, причем в зоне внешних выводов кристаллодержателя методом избирательного химического травления вскрыты локальные участки полиимида - глухие «окна», предназначенные для соединения внешних участков дорожек с монтажными выводами катушки, а в зоне внутренних выводов - сквозные «окна» для соединения внутренних участков дорожек с контактными площадками кристалла. Внутренние вывода кристаллодержателя методом ультразвуковой сварки присоединены к плоским контактным площадкам полупроводникового кристалла, кристалл после разварки выводов герметизируется специальным термоотверждаемым лаком или компаундом. Внешние вывода бескорпусной микросхемы соединены с монтажными выводами катушки термотверждаемым токопроводящим клеем или ультразвуковой сваркой.
Пример 2. Однокристальный бескорпусной RFID модуль содержит плоскую многовитковую катушку индуктивности в виде спирали с внутренним и внешним монтажными выводами, выполненную на металополимерной подложке - фольгированном медью лавсане (толщина основы 40-60 мкм, толщина меди 18-35 мкм) методом избирательного химического травления, а также бескорпусную интегральную миикросхему с гибким кристаллодержателем, аналогичным описанному в примере 1.
Внешние вывода бескорпусной микросхемы соединены с монтажными выводами катушки термотверждаемым токопроводящим клеем.