Идентификационное устройство
Изобретение относится к области идентификации личности, стационарных или подвижных объектов, изделий и аналогичных предметов, а именно портативным электронным средствам типа ярлыка или метки, позволяющим обнаружить и опознать объект, к которому прикреплена такая метка. Технический результат заключается в снижении габаритов и трудоемкости изготовления, расширении диапазона рабочих температур и расширении, тем самым, области применения устройства. Устройство содержит бескорпусную интегральную схему, катушку индуктивности и конденсатор, образующие антенну, и монтажную плату, выполненную из полиимидной ленты с односторонней металлизацией, на которой в продольном направлении методами тонкопленочной фотолитографии сформированы две коммутационные электропроводящие дорожки, а лента сложена в несколько раз с радиусом перегиба не менее толщины коммутационных проводников и склеена между сложенными параллельными участками клеем при толщине клеевого шва не менее толщины указанных проводников. 1 з.п. ф-лы.
Предлагаемое изобретение относится к области идентификации личности, стационарных или подвижных объектов, изделий и аналогичных предметов, а именно портативным электронным средствам типа ярлыка или метки, позволяющим обнаружить и опознать объект, к которому прикреплена такая метка. Устройство может использоваться для опознавания и разрешения доступа людей в определенные помещения, на рабочие участки или к терминалам систем связи и информации, поиска и распознавания животных, маркировки биологических образцов, химреактивов и медицинских инструментов, в автоматизированных охранных системах, системах электронных платежей и других системах.
Известна конструкция высокочастотного идентификационного устройства (этикетки), смонтированного на гибкой плате. Устройство, передающее в ответ на запрос системы опроса сигнал с идентификационной информацией, содержит гибкую плату с размещенной на ней ИС кодера для записи идентификационной информации, антенну и генератор, передающий на антенну модулированный идентификационной информацией ВЧ сигнал. Устройство может изготавливаться путем создания на гибкой подложке, например, полиэтиленовой, печатной схемы проводников с использованием электропроводных чернил на основе графита или серебра [1]. Устройство может быть выполнено в виде браслета и служить для прохода в охраняемые помещения. Недостатком такого устройства являются достаточно большие габариты и необходимость использования внутреннего источника питания для обеспечения связи на расстояние до 10-50 м, так как в противном случае дальность уверенной связи между системой опроса и устройством резко снижается.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является высокочастотная идентификационная схема, предназначенная для встраивания в устройство опознавания (идентификации) объектов. Схема содержит полимерную подложку, на обоих сторонах которой методами технологии изготовления печатных плат сформированы или интегрально связаны с ней элементы, использующие сопротивление подложки как компоненту таких элементов [2]. Недостатком предложенного технического решения, являются трудности, связанные с возможным использованием схемы в устройствах, не имеющих планарной конструкции, так как наличие элементов на обеих сторонах подложки препятствует ее встраиванию, например, в малогабаритные объемные изделия такие, как бирки, кнопки, цилиндрические объекты небольшого диаметра. Кроме того, использование проводимости подложки приводит к необходимости принятия мер для исключения появления паразитных связей между отдельными элементами схемы и в самом устройстве.
В основу изобретения положена задача создания конструкции идентификационного устройства, лишенного указанных недостатков, и позволяющей значительно расширить область применения подобных устройств. Устройство не должно содержать внутренних источников питания, работать в широком диапазоне температур, иметь малые габаритно-весовые показатели, воспроизводимые с высокой точностью параметры и обеспечивать дальность связи не менее 50 м.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве идентификации, содержащем бескорпусную ИС для записи и выдачи идентификационной информации, катушку индуктивности и конденсатор, образующие антенну для двунаправленной бесконтактной связи с системой опроса, и монтажную плату, плата изготавливается из полиимидной ленты с односторонней металлизацией. Применение полиимида позволяет расширить диапазон рабочих температур устройства. Из слоя металлизации методами тонкопленочной фотолитографии формируют коммутационные (соединительные) дорожки, параллельные краям ленты. После монтажа на ленте остальных элементов устройства ее складывают в несколько раз так, что отдельные ее участки остаются параллельными, и склеивают их между собой. С целью предотвращения нежелательных контактов отдельных областей коммутационных дорожек их покрывают защитным слоем, например, фоторезистом. Для исключения отслаивания проводников радиус перегиба ленты не должен быть меньше толщины проводников, а толщина клеевого соединения лежит в пределах одной-двух толщин проводников. Однако, на защитном слое в определенных местах могут быть вскрыты окна, через которые через заданный интервал коммутационные дорожки на разных участках могут соединяться через дополнительные конденсаторы, образуя настраиваемые индуктивные элементы. Кроме того, созданные на разных дорожках электроды, отходящие от них в сторону другой дорожки, но не соединяющиеся с ней, взаимно перекрываются на разных участках и образуют накапливающие электрические заряды конденсаторы, которые используются для питания ИС. С этой целью в состав устройства могут вводиться диоды для зарядки указанных конденсаторов наведенным в антенне высокочастотным напряжением. Благодаря этому значительно уменьшаются габариты готового устройства, отпадает необходимость соединения коммутационных дорожек через сквозные металлизированные отверстия в монтажной плате и появляется возможность усложнения функциональной схемы устройства без введения дополнительных физических элементов.
Конструкция предлагаемого устройства может быть проиллюстрирована на следующих примерах.
Пример 1. Макет идентификационного устройства был собран на гибкой монтажной ленте из полиимидной пленки, покрытой слоем алюминия толщиной 10 мкм. Токопроводящие коммутационные дорожки были сформированы с разрешением тонкопленочной литографии (ширина 50 мкм). Длина дорожек, а следовательно, и исходные размеры отрезка ленты, выбиралась из необходимости получения резонансной частоты 13,6 МГц при емкости контура 180 пФ. Индуктивность дорожек составила 1,015 мкГн, а размеры монтажной платы в сложенном состоянии 2,5×1,5 мм. Для склеивания слоев платы применялся кремнийорганический компаунд.
Пример 2. Аналогичным указанному в примере 1 способом была изготовлена полиимидная монтажная плата размерами 2,5×3,5 мм. На плате была смонтирована бескорпусная ИС, затем плата была сложена, ее края склеены между собой и она помещена в проволочную катушку индуктивности с внутренним диаметром 2 мм. Полученная микросборка проверялась в составе системы идентификации, работающей на частоте 150 кГц. Дальность обнаружения составила 62 м.
Использование предлагаемой конструкции идентификационного устройства по сравнению с прототипом обеспечивает снижение габаритов, расширяет диапазон рабочих температур, позволяет использовать при его изготовление групповые методы микроэлектронной технологии и соответственно снизить трудоемкость. Благодаря этому расширяется область применения таких идентификационных устройств.
Источники информации
1. Патент WО 99/13441, МКИ G 08 B 13/187, заявка от 09.09.1998.
2. Патент WО 98/40930, МКИ G 08 B 13/14, заявка от 03.03.1998.
Формула изобретения
1. Устройство идентификации, содержащее бескорпусную интегральную схему для записи и выдачи идентификационной информации, катушку индуктивности и конденсатор, образующие антенну для двунаправленной бесконтактной связи, и монтажную плату для монтажа элементов устройства, отличающееся тем, что монтажная плата выполнена из полиимидной ленты с односторонней металлизацией, на которой в продольном направлении сформированы две коммутационные электропроводные дорожки, а лента сложена в несколько раз с радиусом перегиба не менее толщины коммутационных дорожек и склеена между сложенными параллельными участками клеем при толщине клеевого шва не менее толщины проводников коммутационных дорожек.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушка и/или конденсатор образованы отдельными отрезками двух коммутационных дорожек, находящимися на параллельных участках сложенной ленты и взаимодействующими при помощи магнитных или электрических полей.
