Плоский носитель по меньшей мере с одной полупроводниковой интегральной схемой

 

Изобретение относится к плоскому носителю информации. Техническим результатом является достижение более высокой емкостной связи между электронным прибором и плоским носителем (приемоответчиком). Плоский носитель включает в себя по меньшей мере одну полупроводниковую интегральную схему, которая связана с антенной для обмена данными и энергией с электронным прибором, причем антенна состоит из двух электрических проводников. На носителе предусмотрены проводящие слои, которые перекрываются с электрическими проводниками антенны, причем каждый из двух электрических проводников перекрывается с соответствующим ему проводящим слоем. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к плоскому носителю по меньшей мере с одной полупроводниковой интегральной схемой, который соединен с антенной для обмена данными и энергией с электронным прибором, причем антенна состоит из двух электрических проводников.

Подобные носители определяют как пассивные приемоответчики. Антенна, которая выполнена в виде электрического диполя, осуществляет обмен данными и энергией с электронным прибором посредством емкостной связи. Передаваемая посредством емкостной антенны мощность ограничена емкостью связи. Емкость связи определяется, с одной стороны, расстоянием от емкостной антенны приемоответчика до антенны электронного прибора, а с другой стороны, - площадью емкостной антенны (приемоответчика). Чтобы достичь высокой емкости связи, расстояние между приемоответчиком и электронным прибором должно поддерживаться как можно меньшим. Альтернативно или в дополнение к этому емкость связи увеличивается по мере увеличения площади электрической антенны.

Площадь емкостной антенны определяется длиной и шириной применяемых проводников. Тем самым она ограничена, с одной стороны, размерами носителя, а с другой стороны, технологическими возможностями способа изготовления. Если для изготовления носителя используется бумага, то антенна в процессе изготовления бумажного носителя встраивается в бумагу. Ширина антенны в случае подобных способов изготовления относительно мала, вследствие чего площадь емкостной антенны также является незначительной.

Подобное устройство, в котором в качестве носителя применяется бумага и в котором электрическая антенна или электрический диполь параллелен более короткой стороне бумажного носителя, известно из документа ЕР 0905657 А1. Бумага в этом конкретном примере осуществления представляет собой банкноту, причем полупроводниковая интегральная схема во взаимосвязи с электрическим диполем представляет собой элемент защиты банкноты. Подобный носитель, выполненный из бумаги, мог бы также применяться для защиты товаров в магазине. Также известно применение подобного носителя в качестве основания в устройстве на основе чип-карты.

Расширение электрической антенны для увеличения площади антенны и тем самым емкости связи повлекло бы за собой необходимость изменения способа изготовления. Такой шаг связан с чрезвычайно высокими затратами.

Задачей настоящего изобретения является создание приемоответчика вышеописанного типа, в котором может быть улучшена связь между емкостной антенной приемоответчика и электронным прибором.

В соответствии с изобретением это достигается тем, что на носителе предусмотрен проводящий слой, который перекрывается с электрическими проводниками антенны. В результате емкость связи увеличивается за счет того, что действующая площадь антенны по отношению к электронному прибору увеличивается за счет нанесения широкого проводящего слоя на поверхность бумаги. В зависимых пунктах охарактеризованы другие предпочтительные варианты осуществления.

Предпочтительным образом каждый из двух электрических проводников перекрывается с соответствующим проводнику проводящим слоем. В особенно предпочтительном варианте проводящий слой перекрывает соответствующие электрические проводники полностью. Чтобы достичь максимально высокой связи между приемоответчиком и электронным прибором, площадь соответствующего проводящего слоя предпочтительным образом выполняется большей, чем площадь соответствующего электрического проводника.

В устройстве, соответствующем уровню техники, для обеспечения связи формируется необходимая емкость между электрическими проводниками антенны приемоответчика и антенной электронного прибора. Емкость связи определяется, как указано выше, исходя из площади и расстояния между обеими антеннами.

При выполнении проводящего слоя на носителе, перекрывающегося с электрическими проводниками антенны приемоответчика, емкость связи за счет “параллельного включения” двух последовательно соединенных друг с другом емкостей увеличивается. Первая емкость образуется между электрическими проводниками и проводящим слоем. Емкость связи при этом относительно высока, так как расстояние между проводящим слоем и электрическими проводниками антенны очень мало. Расстояние максимально равно толщине носителя, например, бумаги. Вторая емкость образуется посредством проводящего слоя и антенны электронного прибора. Так как проводящий слой имеет большую площадь, возникает значительная связь по отношению к электронному прибору. Связь между электрическими проводниками антенны и антенной электронного прибора в некоторой степени снижается, так как проводящий слой обуславливает экранирование. Однако это снижение не создает проблем, так как емкость связи, обусловленная параллельным включением первой и второй емкостей, значительно увеличивается.

Предпочтительным образом проводящий слой находится в непосредственном электрическом контакте с электрическими проводниками. Это означает, что первая емкость параллельного соединения принимает свое максимальное значение. Подобная конфигурация может быть реализована тем, что проводящий слой наносится непосредственно на сторону носителя, на которой предусмотрены электрические проводники антенны приемоответчика.

В одном из вариантов осуществления проводящий слой размещается на некотором расстоянии от электрических проводников за счет использования диэлектрика. Диэлектрик может являться, например, самим носителем. Это означает то, что проводящий слой и электрические проводники антенны предусмотрены на противоположных сторонах носителя, которые имеют большую площадь.

Еще в одном предпочтительном варианте электрические проводники антенны вместе с полупроводниковой интегральной схемой встроены в носитель. Тем самым обеспечивается защита электрических проводников и полупроводниковой интегральной схемы от механических повреждений.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения проводящий слой расположен зеркально симметрично относительно электрических проводников. Проводящий слой предпочтительным образом выполнен на носителе методом печати и поэтому может быть относительно высокоомным. В результате возникают сопротивления подводящей линии между первой и второй емкостями. За счет симметричного размещения проводящего слоя по отношению к электрическим проводникам можно обеспечить малую величину сопротивлений подводящей линии.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения электрические проводники размещены симметрично относительно полупроводниковой интегральной схемы. Это означает то, что электрический диполь содержит два идентично выполненных электрических проводника.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения полупроводниковая интегральная схема располагается вне осей симметрии плоского носителя. Если плоский носитель выполнен упругим и изгибаемым, то его часто складывают. Практика показывает, что сгибание, как правило, осуществляется по центральной оси носителя. Если полупроводниковая интегральная схема располагается на одной из этих осей плоского носителя, то она может быть повреждена при складывании носителя. Размещение полупроводниковой интегральной схемы вне осей симметрии или центральных осей носителя позволяет предотвратить повреждение и тем самым помехи функционированию всего устройства.

Другие преимущества и варианты выполнения изобретения поясняются ниже более подробно со ссылками на чертежи, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вид сверху плоского носителя, известного из предшествующего уровня техники,

фиг.2а-2с - различные формы выполнения известного носителя по фиг.1 в поперечном сечении,

фиг.3 - вид сверху первого варианта осуществления плоского носителя, соответствующего изобретению,

фиг.4a-4d - различные формы выполнения плоского носителя по фиг.3 в поперечном сечении,

фиг.5 - второй вариант осуществления плоского носителя, соответствующего изобретению,

фиг.6 - вид сверху третьего варианта осуществления плоского носителя, соответствующего изобретению,

фиг.7 - электрическая эквивалентная схема для емкостной связи между приемоответчиком и электронным прибором.

На фиг.1 представлен известный приемоответчик 12 на виде сверху. Приемоответчик 12 имеет носитель 1, который выполнен в форме прямоугольника. Параллельно одной из коротких кромок носителя размещена антенна, состоящая из первого электрического проводника 5а и второго электрического проводника 5b. Электрические проводники 5а, 5b соответствующим одним концом соединены электрически и механически с полупроводниковой интегральной схемой 4. Электрические проводники 5а, 5b образуют диполь. В рассматриваемом варианте осуществления носитель 1 имеет прямоугольную форму. Однако размеры носителя 1 не ограничиваются данной геометрической конфигурацией. Носитель 1 может быть выполнен также круглым, овальным, квадратным и т.д.

Как следует из фиг.2а-2с, носитель 1 имеет плоскую форму. На фиг.2а-2с представлены различные возможные варианты осуществления, иллюстрирующие то, каким образом могут быть размещены электрические проводники 5а, 5b вместе с полупроводниковой интегральной схемой 4 на плоском носителе.

На фиг.2а электрические проводники 5а, 5b вместе с полупроводниковой интегральной схемой 4 погружены в носитель 1. Носитель 1 может быть выполнен, например, из синтетического материала, в который может быть погружена антенна вместе с полупроводниковой интегральной схемой 4.

Согласно фиг.2b носитель 1 состоит из первого слоя 2 и второго слоя 3, которые расположены друг над другом. Электрические проводники 5а, 5b с полупроводниковой интегральной схемой 4 расположены между первым и вторым слоями 2, 3. На месте электрических проводников и полупроводниковой интегральной схемы носитель имеет небольшое возвышение. Если толщина слоя первого и второго слоя 2, 3 по сравнению с размерами электрических проводников 5а, 5b и полупроводниковой интегральной схемы 4 велика, то упомянутое возвышение выступает над основными плоскостями носителя лишь незначительно.

На фиг.2с показан известный приемоответчик по фиг.1 в поперечном сечении через короткую боковую кромку. Как показано на фиг.2b, носитель 1 состоит из первого и второго слоев 2, 3, между которыми размещена конфигурация, состоящая из электрических проводников 5а, 5b и полупроводниковой интегральной схемы 4. Из фиг.2с следует, что первый и второй электрические проводники 5а, 5b не связаны электрически между собой. Обращенный к внутренности носителя конец каждого из электрических проводников 5а, 5b соединен с соответствующим электрическим контактом полупроводниковой интегральной схемы 4. Обращенные вовне концы электрических проводников 5а, 5b доходят в рассматриваемом варианте осуществления до боковых кромок носителя 1.

Электрическая связь между приемоответчиком 12 и электронным прибором (не показан) обусловлена расстоянием между приемоответчиком и электронным прибором и площадью антенны, образованной из электрических проводников 5а, 5b. Площадь антенны определяется, таким образом, из ширины электрического проводника, которая обычно определяется способом изготовления и длиной, определяемой размерами носителя 1. Таким образом, хорошая емкостная связь между приемоответчиком 12 и электронным прибором имеет место, если расстояние не превышает определенного значения.

Этот недостаток может быть преодолен с помощью заявленного изобретения. На фиг.3 показан вид сверху для первого варианта осуществления изобретения. Приемоответчик 12 содержит плоский носитель 1, который имеет антенну, ориентированную параллельно коротким боковым кромкам носителя 1, состоящую из электрических проводников 5а, 5b. Для повышения емкостной связи на первой основной стороне 9 нанесен электрически проводящий слой 6а, 6b. В соответствии с выполнением антенны из электрических проводников 5а, 5b предусмотрены два проводящих слоя 6а, 6b, которые соответственно соотнесены с электрическими проводниками 5а, 5b. Проводящие слои 6а, 6b при этом размещены как перекрывающиеся с электрическими проводниками 5а, 5b. Как следует из фиг.3, проводящие слои 6а, 6b размещены симметрично относительно электрических проводников 5а, 5b. Согласно фиг.3 электрические проводники 5а, 5b не полностью перекрываются с проводящими слоями 6а, 6b. Это также не является необходимым, если электрически проводящие слои 6а, 6b имеют площади соответствующей величины.

В противоположность этому на фиг.5 показан второй вариант осуществления, в котором проводящие слои 6а, 6b полностью накрывают электрические проводники 5а, 5b.

Высокоомные слои могут наноситься на носитель 1 методом печати. Предпочтительным образом, они могут выполняться бесцветными и прозрачными, так что они не изменяют внешний вид носителя. Так как плоский носитель данных, как правило, в соответствии с уровнем техники выполняется методом печати, то чтобы, например, нанести логотип фирмы, или номер, или изображение, не требуется изменять способ изготовления, так как процесс нанесения высокоомных слоев методом печати может производиться вместе с печатью на верхней поверхности.

На фиг.4a-4d показаны различные соответствующие изобретению варианты осуществления соответствующего изобретению плоского носителя в поперечном сечении. На фиг.4а показан плоский носитель 1, выполненный, например, из синтетического материала, внутри которого размещены полупроводниковая интегральная схема и электрические проводники 5а, 5b. Электрически проводящие слои 6а, 6b нанесены на первой основной стороне 9 плоского носителя 1. Из этого представления очевидно, что электрически проводящие слои 6а, 6b и электрические проводники 5а, 5b перекрываются друг с другом. Электрические проводники 5а, 5b и проводящие слои размещены с зазором друг относительно друга. Плоский носитель 1 представляет собой, таким образом, диэлектрик между обоими “электродами” емкости, составленной из электрического проводника и проводящего слоя. Однако поскольку расстояние между проводящим слоем и электрическим проводником весьма незначительно, то реализуется высокая емкость связи.

Емкость связи может быть дополнительно увеличена, если, как показано на фиг.4b, электрические проводники 5а, 5b доходят до первой основной стороны 9. В этом случае электрически проводящие слои 6а, 6b приводятся в непосредственный электрический контакт с электрическими проводниками 5а, 5b. В этом случае связь максимальна. Плоский носитель 1 может, как показано на фиг.4с, состоять из первого и второго слоев 2, 3, между которыми находится конфигурация, состоящая из полупроводниковой интегральной схемы 4 и электрических проводников 5а, 5b. На первой основной стороне 9 плоского носителя 1 вновь располагается электрически проводящий слой 6а, 6b.

На фиг.4d показан еще один вариант осуществления соответствующего изобретению устройства в поперечном сечении через короткую сторону приемоответчика 12. Плоский носитель 1 состоит, например, из синтетического материала, на первой основной стороне 9 которого предусмотрена выемка 14. В этой выемке 14 размещается полупроводниковая интегральная схема 4. Электрические проводники 5а, 5b расположены на первой основной стороне 9 носителя 1. С ними в прямом контакте находятся электрически проводящие слои 6а, 6b. Проводящие слои 6а, 6b при этом полностью перекрывают электрические проводники 5а, 5b. Для защиты от механического повреждения приемоответчик 12 содержит накрывающий слой 11, который размещен над конфигурацией из проводящего слоя, электрического проводника и полупроводниковой интегральной схемы 4.

На фиг.6 показан третий вариант осуществления, который отличается от предыдущих только тем, что конфигурация из полупроводниковой интегральной схемы, электрических проводников 5а, 5b и проводящего слоя 6а, 6b размещена на плоском носителе 1 таким образом, что полупроводниковая интегральная схема 4 располагается не на осях симметрии 7, 8. В этом случае обеспечивается то, что при сгибе или складывании плоского носителя, который предпочтительно выполнен из бумаги, можно предотвратить повреждение полупроводниковой интегральной схемы.

Способ функционирования устройства поясняется более подробно с помощью фиг.7, на которой представлена электрическая эквивалентная схема устройства, соответствующего изобретению, включающего в себя приемоответчик 12 и электронный прибор 13. Электрическая принципиальная схема приемоответчика 12 состоит из параллельного соединения емкости 27 и сопротивления 20. Обмен данными и энергией между приемоответчиком 12 и электронным прибором 13, который в представленной эквивалентной схеме подробно не раскрыт, осуществляется емкостным способом. Позициями 21 и 22 обозначены емкости, которые существуют между антенной электронного прибора 13 и электрическими проводниками 5а, 5b, которые образуют электрический диполь приемоответчика 12. Позициями 23 и 24 обозначены емкости между антенной электронного прибора 13 и выполненными печатью проводящими слоями 6а, 6b. Ссылочными позициями 25 и 26 обозначены емкости между проводящими слоями 6а и 6b и электрическими проводниками 5а, 5b приемоответчика 12. Емкости 23, 25 при этом включены параллельно с емкостью 21. Соответственно емкости 24 и 26 включены параллельно с емкостью 22. За счет экранирующего действия выполненных печатью проводящих слоев 6а, 6b емкости 21, 22 в некоторой степени уменьшаются. Однако это уменьшение с избытком компенсируется дополнительными емкостями 23, 25 и 24, 26. Емкости 23, 24, которые существуют между антенной электронного прибора 13 и проводящими слоями 6а, 6b, ввиду большой площади проводящего слоя относительно велики. Также велики и емкости 25 и 26 между проводящими слоями и электрическими проводниками, так как расстояние от проводящего слоя до соответствующих электрических проводников 5а, 5b очень мало. В максимальном случае расстояние равно половине толщины носителя 1.

Изобретение обеспечивает, таким образом, создание простым и экономичным способом приемоответчика, который по сравнению с уровнем техники характеризуется существенно большей емкостью связи. Тем самым обеспечивается возможность использования приемоответчика и при увеличенных дальностях.

Формула изобретения

1. Плоский носитель (1) с по меньшей мере одной полупроводниковой интегральной схемой (4), который связан с антенной (5а, 5b) для обмена данными и энергией с электронным прибором (13), причем антенна состоит из двух электрических проводников (5а, 5b), отличающийся тем, что на носителе (1) предусмотрены проводящие слои (6а, 6b), которые перекрываются с электрическими проводниками (5а, 5b) антенны, причем каждый из двух электрических проводников (5а, 5b) перекрывается с соответствующим ему проводящим слоем (6а, 6b).

2. Носитель по п.1, отличающийся тем, что каждый проводящий слой (6а, 6b) полностью накрывает соответствующий электрический проводник (5а, 5b).

3. Носитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что каждый проводящий слой (6а, 6b) отделен от соответствующего электрического проводника (5а, 5b) диэлектриком.

4. Носитель по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что электрические проводники (5а, 5b) вместе с полупроводниковой интегральной схемой (4) встроены в носитель (1).

5. Носитель по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что электрические проводники (5а, 5b) размещены на первой основной стороне (9) носителя (1).

6. Носитель по любому из пп.1 и 2 или 5, отличающийся тем, что проводящие слои находятся в непосредственном эклектическом контакте с электрическими проводниками (5а, 5b).

7. Носитель по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что проводящие слои (6а, 6b) размещены по отношению к электрическим проводникам (5а, 5b) зеркально симметрично.

8. Носитель по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что электрические проводники (5а, 5b) размещены симметрично относительно полупроводниковой интегральной схемы.

9. Носитель по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что полупроводниковая интегральная схема (4) размещена вне осей симметрии носителя (1).

10. Носитель по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что носитель (1) состоит из бумаги.

11. Носитель по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что площадь каждого проводящего слоя (6а, 6b) больше площади соответствующего электрического проводника (5а, 5b).

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12