具有至少一個半導體晶片的平面載體的製作方法
2023-10-22 04:07:52 1
專利名稱:具有至少一個半導體晶片的平面載體的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種具有至少一個半導體晶片的平面載體,它和一個天線相連,用於與一個電子裝置交換數據和能量,其中所述天線由兩個電導體組成。
背景技術:
這種載體被稱為無源衝轉發器。以電偶極子形式構成的天線經電容耦合與電子裝置交換數據和能量。但是,由一個電容性天線傳輸的功率受到其耦合電容的限制。所述耦合電容一方面是通過轉發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(脈衝轉發器的)電容性天線的面積確定的。為了實現較高的耦合電容量,脈衝轉發器和電子裝置之間的間隔應當儘可能小。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,另一方面受到製造方法的限制。如果製造的材料使用紙,則應在紙張製造過程中,將天線夾在紙內。在這種製造方法中天線的寬度相對較窄,所以電容性天線的面積也相應較小。
這種結構中採用紙作為載體其電子天線或偶電子極平行於紙的短邊布置,參見歐洲專利文獻EP 0 905 657 A1公開的內容。在這種具體的實施例中,所述的紙是紙幣,其中的半導體晶片與電偶極子相結合,構成了紙幣的一種防偽措施。這種用紙製成的載體也可以用於商店中的商品防盜。同時公知的還包括將這種載體用於智慧卡的結構層。
將電子天線加寬以擴大天線面積和增大耦合電容量會帶來製造方法的改變。這種步驟是與較高的成本聯繫在一起的。
發明內容
本發明的任務是,提供一種以上所述的轉發器,其轉發器的電容性天線和電子裝置之間的耦合可以得到改進。
本發明對以上任務的解決方案是,在所述載體上設置一層導電層,它與所述天線的電導體重疊。因為在紙的表面上設置了一層寬的導電層。而使相對電子裝置的有效天線面積擴大了,所以耦合電容量因此而增大,其他有利構成體現在從屬權利要求中。
所述兩個電導體優選與一層對應的導電層重疊。在一種特別有利的方案中,所述導電層將相應的電導體全部覆蓋。所述導電層的面積優選大於對應的電導體的面積,從而在脈衝轉發器和電子裝置之間實現儘可能高的耦合度。
在一種屬於已有技術的裝置中,為了實現所述耦合,在轉發器的天線電導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天線的面積和間隔確定的。
通過在載體上設置與轉發器天線的電導體重疊的導電層,使得耦合電容由於兩個串聯連接的電容的「並聯連接」而得到擴大。第一個電容是在電導體和導電層之間形成的。其中的耦合電容相對較大,因為導電層和天線電導體之間的間隔很小。該間隔最大等於載體的厚度,例如紙張的厚度。第二個電容是通過導電層和電子裝置的天線構成的。因為導電層的面積很大,所以與電子裝置之間能實現很大的耦合度。因為導電層相當於一層屏蔽層。所以天線的電導體和電子裝置的天線之間的耦合度會減小,然而這種減小不會造成問題,因為耦合電容通過第一和第二電容串聯電路的並聯連接而大大增加。
所述導電層最好與所述電導體保持直接電接觸。這實際上是指平行連接的第一電容達到其最大容量值。這種布置的實現方式是,將導電層直接設置在載體的具有轉發器天線電導體的表面上。
在本發明的一種方案中,所述導電層通過一種介電體與所述電導體隔開布置。這種介電體例如可以是載體本身。也就是說,導電層和天線的電導體設置在載體的兩個相對布置的大表面上。
在另一種有利的方案中,所述天線電導體與半導體晶片共同埋設在所述載體內。通過該方式可以實現對電導體和半導體晶片的保護,防止其受到機械損壞。
在本發明的一種方案中,所述導電層相對電導體鏡像對稱布置。導電層最好印刷在載體上,因此其電阻相對較大。所以在第一和第二電容之間存在引線電阻。通過導電層相對電導體的對稱布置可將引線電阻保持在較小的程度上。
在本發明的另一種方案中,所述電導體相對半導體晶片對稱布置。這表示所述電偶極子具有兩個形狀相同的電導體。
在本發明的一種優選方案中,所述半導體晶片設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,則經常會出現褶皺。實踐表明這種褶皺通常出現在載體的中軸線上。如果僅在平面載體的中軸線之一上布置半導體晶片,則半導體晶片有可能因為褶皺而損壞。所以半導體晶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整個裝置的功能干擾。
下面對照附圖對本發明的優點和構成作進一步的說明。
圖1表示已有技術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施例的剖視圖,圖3表示本發明所述平面載體的第一實施例的俯視圖,圖4a至圖4d表示圖3所示平面載體的不同實施例的剖視圖,圖5表示本發明所述平面載體的第二實施例,圖6表示本發明所述平面載體的第三實施例的俯視圖,並且圖7表示一個轉發器和電子裝置之間的電容性耦合的等效電路圖。
具體實施例方式
圖1表示一種所述類型的轉發器12的俯視圖。該轉發器12具有一個載體1,其形狀呈矩形。與一個短邊平行地設置了由一個第一電導體5a和一個第二電導體5b組成的天線。所述電導體5a、5b分別以一端與一個半導體晶片4實現電連接和機械連接。該電導體5a、5b構成一個偶極子。在所示實施例中,載體1具有矩形的形狀。載體1的尺寸並不限於這種幾何形狀。同樣也可將載體1製成圓形、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,表示了所述電導體5a、5b連同半導體晶片4在平面載體1上的布置方式。
在圖2a中,電導體5a、5b連同半導體晶片4被嵌在載體1中。載體1例如可用塑料製成,其中嵌有天線連同半導體晶片。
在圖2b中,載體1由一個第一層2和一個第二層3構成,兩層上下重疊。所述電導體5a、5b與半導體晶片4布置在第一層和第二層2、3之間。在電導體和半導體晶片的位置上,所述載體有輕微的隆起。如果第一和第二層2、3的層厚相對電導體5a、5b和半導體晶片4的尺寸較大,則所述隆起相對於載體的主表面是很小的。
圖2c表示圖1所示的穿過公知轉發器短邊的剖視圖。如圖2b所示,載體1由第一和第二層2、3構成,在兩者之間設置有電導體5a、5b和半導體晶片4。如圖2c所示,所述第一和第二電導體5a、5b之間並沒有導電連接。面對載體內部的電導體5a、5b的端部分別與半導體晶片4的一個電觸點連接。所述電導體5a、5b朝外的端部在所述實施例中一直延伸到載體1的側邊緣。
轉發器12和(未畫出的)電子裝置的電耦合一方面是由轉發器和電子裝置之間的間隔實現的,另一方面是由天線的面積實現的,所述天線由電導體5a、5b構成。天線的面積由所述電導體的寬度確定,該寬度通常是由製造方法決定的,天線面積的另一個因素是電導體的長度,它是由載體1的尺寸決定的。所述轉發器12和電子裝置之間的良好電容性耦合的實現條件是,所述間隔不超過某個特定的數值。
以上缺點可以通過本發明得到避免。圖3表示的是本發明第一實施例的俯視圖。其中的轉發器12也具有一個平面載體1,它具有一個平行於載體1短邊的天線,該天線由電導體5a、5b組成。為了提高電容耦合度,在一個第一主表面9上設置導電層6a、6b。相應於由電導體5a、5b組成的天線結構也設置兩層導電層6a、6b,它們分別與電導體5a、5b相對應。所述導電層6a、6b與所述電導體5a、5b重疊布置。如圖3所示,所述導電層6a、6b是與電導體5a、5b對稱布置的。在圖3中,所述電導體5a、5b並不完全與導電層6a、6b重疊。因為這不是必要的,只要導電層6a、6b具有合適大小的面積即可。
和該結構不同的是,圖5所示的第二實施例中所述導電層6a、6b將電導體5a、5b完全覆蓋。
在載體1上可以印刷出高電阻層。該層優選採用無色透明的形式,以免影響載體1的外觀。因為平面載體在已有技術中通常需要印刷,例如印上公司徽標或者號碼和圖案,所以製造方法不得有任何改變,因為高電阻層的印刷過程是與表面的印刷一塊兒進行的。
圖4a至圖4d表示的是本發明所述平面載體不同實施例的剖視圖。在圖4a中,平面載體1例如用塑料製成,在其內部埋入半導體晶片4和電導體5a、5b。所述導電層6a、6b設置在平面載體1的第一主平面9上。從圖中可以看出,所述導電層6a、6b和電導體5a、5b相互重疊在一起。所述電導體5a、5b和導電層之間由間隔隔開。因此平面載體1構成了由電導體和導電層構成的電容的兩個「電極」之間的介電層。因為導電層和電導體之間的間隔很小,所以能實現很大的耦合電容。
進一步加大耦合電容的方式是,如圖4b所示,使所述電導體5a、5b一直延伸到第一主平面9。在這種情況中,所述導電層6a、6b可直接與電導體5a、5b實現電接觸。在這種情況下的耦合也達到最大值。所述平面載體1也可以如圖4c所示,由一個第一層和一個第二層2、3組成,在兩者之間設置由半導體晶片4和電導體5a、5b組成的構造。在平面載體1的第一主平面9上也設置所述導電層6a、6b。
圖4d表示本發明所述方案的另一個實施例,它是穿過轉發器12的短邊的剖視圖。平面載體1例如由塑料製成,在其第一主平面9上設置一個凹槽14。在該凹槽14內埋設半導體晶片4。所述電導體5a、5b靠在載體1的第一主平面9上。與其實現直接接觸的是導電層6a、6b。該導電層與電導體5a、5b完全重疊。為避免機械損壞,所述轉發器12具有一層覆蓋層11,它設置在導電層、電導體和半導體晶片4構成的結構之上。
圖6表示的是第三實施例,它與上述實施例的區別是,半導體晶片、電導體5a、5b和導電層6a、6b組成的結構按以下方式設置在平面載體1上,即半導體晶片4沒有處在對稱軸線7和8上。這樣可保證平面載體被摺疊時,特別是用紙製成的載體被摺疊時不會損壞半導體晶片。
圖7表示的是本發明所述由轉發器12和電子裝置13構成的設備的等效電路圖,下面對其原理加以說明。所述轉發器12的等效電路圖的簡化構成是,由一個電容27和一個電阻20組成並聯電路。所述轉發器12和電子裝置13之間的數據和能量交換在所示等效電路圖中沒有詳細描述,但它是採用電容方式實現的。標號21和22表示電容,它們設置在電子裝置13和構成轉發器12電偶極子的電導體5a、5b之間。標號23和24也是電容,它們設置在電子裝置13的天線和印刷上的導電層6a、6b之間。標號25和26表示的電容位於導電層6a、6b和轉發器12的電導體5a、5b之間。電容23、25與電容21並聯連接。而電容24和26也與電容22相應連接。由於印刷上的導電層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得到完全補償。設在電子裝置13的天線和導電層6a、6b之間的電容23、24由於導電層的面積較大而具有較大的容量。位於導電層和電導體之間的電容25和26也具有較大容量,因為導電層距離相應的電導體5a、5b的間隔很小。在極端情況中,該間隔等於載體1厚度的一半。
通過本發明提供了一種簡單的和低成本的轉發器,它和已有技術相比具有更大的耦合電容量。所以該轉發器可以在更大的距離範圍內工作。
權利要求
1.具有至少一個半導體晶片(4)的平面載體(1),它和一個天線(5a,5b)相連,用於與一個電子裝置(13)交換數據和能量,其中所述天線由兩個電導體(5a,5b)組成,本發明的特徵是,在所述載體(1)上設置一層導電層(6a,6b),它與所述天線的電導體(5a,5b)相重疊。
2.如權利要求1所述的載體,其特徵在於,所述兩個電導體(5a,5b)與一層對應的導電層(6a,6b)重疊。
3.如權利要求2所述的載體,其特徵在於,所述導電層(6a,6b)將相應的電導體全部覆蓋。
4.如權利要求1至3中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述導電層(6a,6b)通過一種介電體與所述電導體(5a,5b)隔開布置。
5.如權利要求1至4中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述電導體(5a,5b)與半導體晶片(4)共同埋設在所述載體(1)內。
6.如權利要求1至5中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述電導體(5a,5b)設置在載體(1)的一個第一主表面(9)上。
7.如權利要求1至3或6中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述導電層(6a,6b)與所述電導體(5a,5b)保持直接電接觸。
8.如權利要求1至7中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述導電層(6a,6b)相對電導體(5a,5b)鏡像對稱布置。
9.如權利要求1至8中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述電導體(5a,5b)相對半導體晶片對稱布置。
10.如權利要求1至9中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述半導體晶片(4)設置在載體(1)的鏡像軸線之外。
11.如權利要求1至10中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述載體(1)由紙製成。
12.如權利要求1至11中的任何一項所述的載體,其特徵在於,所述導電層(6a,6b)的面積大於對應的電導體(5a,5b)的面積。
全文摘要
本發明涉及一種具有至少一個半導體晶片的平面載體,它和一個天線相連,用於與一個電子裝置交換數據和能量,其中所述天線由兩個電導體組成,並且在所述載體上設置一層導電層,它與所述天線的電導體相重疊。通過本發明可實現電子裝置和平面載體(脈衝轉發器)之間更大的電容耦合度。
文檔編號H04B1/59GK1399771SQ00816170
公開日2003年2月26日 申請日期2000年11月23日 優先權日1999年11月25日
發明者R·雷納 申請人:因芬尼昂技術股份公司