СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ УЗЛА СХЕМЫ Российский патент 2009 года по МПК G08B13/14 

Перекрестная ссылка на родственные заявки

По данной заявке испрашивается приоритет предварительной заявки на патент США, регистрационный №60/563714, поданной 20 апреля 2004 г., и предварительной заявки на патент США, регистрационный №60/571255, поданной 14 мая 2004 г., раскрытия которых полностью включены в настоящий документ посредством ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение, в общем, относится к способу формирования узла схемы, такому как узел, включающий в себя устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), и, более конкретно, к способу формирования узла схемы, включающего в себя антенну, в которой первый и второй участки антенны либо (1) сформированы на соответствующих подложках, между которыми расположена связанная с ними схема; либо (2) сформированы на подложке, причем связанная с ними схема имеет электрические соединители на противоположных сторонах подложки, соответственно, электрически соединенные с местами расположения антенны.

Уровень техники

Использование электрических схем различного типа, включающих в себя устройства радиочастотной идентификации (РЧИД), становится все более распространенным, поскольку стоимость таких схем существенно снизилась в последние годы. Снижение затрат на производство позволило использовать такие устройства совместно с постоянно расширяющимся ассортиментом продуктов, включая отдельные потребительские товары. Использование таких устройств обеспечивает эффективное управление складом, генерирование информации, относящейся к потребителю, покупающему одежду, и т.п.

В патентах США №5471196, №6229443, №5945920, №6130612, №6045652, №5646446, №6165817, №6320556, №6366260, №6384727, №6226619, №5566441 и в публикации США №2003/0184163, которые включены в настоящий документ посредством ссылки, представлены различные конфигурации электрических схем, включающих в себя РЧИД, способы формирования таких устройств и конструкции для связывания таких устройств с различными продуктами.

В типичном варианте применения электрическая схема, такая как РЧИД, внедрена в схемный узел, который включает в себя соединенную с ним антенну. Для обеспечения рентабельного производства такие антенны могут быть выполнены печатью электропроводными чернилами, с использованием нанесения проводящих пленок, травления электропроводных покрытий и т.п. При их изготовлении обеспечивается соединение электрической схемы с антенной, которое обычно подразумевает соединение двух электрических проводников схемы с обеспечением электропроводности по отношению к различным участкам антенны.

В компоновке, в которой электрические соединители схемы РЧИД или подобной электрической схемы расположены с одной стороны схемного устройства, обычно требуется обеспечить точное расположение схемы относительно связанной с ней антенны для обеспечения того, чтобы соединители размещались в желательном электропроводном соотношении с соответствующими участками антенны. Очевидно, что необходимость точного относительного расположения таких компонентов снижает эффективность и скорость производства, что приводит к нежелательному повышению производственных затрат.

Настоящее изобретение направлено на способ формирования схемного узла, который может включать в себя схему в форме РЧИД, в которой упрощается эффективное позиционирование схемы в функциональной связи с соответствующей антенной.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение направлено на способ формирования схемного узла, включающего в себя устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), в котором первый и второй участки антенны схемного узла расположены на соответствующих первой и второй подложках, со связанной электрической схемой, которая расположена между первой и второй подложками и которая имеет первый и второй электрические контакты на соответствующих противоположных ее сторонах. В качестве альтернативы первый и второй участки антенны схемного узла расположены на подложке, и электрическая схема, имеющая первый и второй электрические контакты на соответствующих противоположных ее сторонах, электрически соединена с соответствующими участками антенны. Таким образом обеспечиваются условия для высокоэффективного производства.

В соответствии с настоящим изобретением способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, содержит этап обеспечения первой подложки и обеспечения первого участка антенны на первой подложке. В соответствии с альтернативным способом, упомянутым выше, способ содержит этап обеспечения подложки и обеспечения первого и второго участков антенны на подложке. Антенна может быть сформирована с использованием известных способов, таких как печать электропроводными чернилами, адгезионное ламинирование электропроводной пленки, травление или тому подобное.

Настоящие способы дополнительно включают в себя обеспечение электрической схемы, имеющей первый и второй электрические соединители на ее соответствующих противоположных сторонах. Электрическая схема может содержать устройство радиочастотной идентификации (РЧИД) или другую электрическую схему, для которой требуется обеспечить сборку с низкими затратами с соединенной с ней антенной.

В настоящих способах предусматривается, что электрическую схему помещают на первую подложку или, в соответствии с альтернативным способом, на подложку для соединения с обеспечением электропроводности первого соединителя схемы с первым участком антенны. В соответствии с предпочтительной реализацией настоящего изобретения это обеспечивается путем использования электропроводного материала, такого как электропроводный клей, на первой подложке или на подложке перед размещением на ней схемы так, чтобы электропроводный материал соединял с обеспечением электропроводности первый соединитель схемы с первым участком антенны.

Настоящее изобретение, кроме того, предполагает обеспечение второй подложки и обеспечение второго участка антенны на второй подложке. В свою очередь, такую вторую подложку помещают на схеме для соединения с обеспечением электропроводности второго соединителя схемы со вторым участком антенны на второй подложке, формируя, таким образом, схемный узел. И снова, предпочтительно, чтобы электропроводный материал был предусмотрен, по меньшей мере, на одной из второй подложки и электрической схемы до размещения второй подложки на схеме, с тем чтобы, таким образом, соединить с обеспечением электропроводности второй соединитель схемы со вторым участком антенны.

Альтернативный способ дополнительно предусматривает соединение с обеспечением электропроводности второго соединителя схемы со вторым участком антенны на подложке с формированием, таким образом, схемного узла. И снова, предпочтительно, чтобы некоторое количество электропроводного материала было отдельно предусмотрено так, чтобы он продолжался от второго электрического соединителя за пределы кромки электрической схемы для образования контакта со вторым участком антенны, чтобы, таким образом, соединить с обеспечением электропроводности второй соединитель схемы со вторым участком антенны.

В зависимости от свойств электропроводного материала, предпочтительно используемого для электрического соединения первого и второго соединителей схемы с соответствующими первым и вторым участками антенны, электропроводный материал может быть отвержден путем экспонирования схемного узла теплом, светом или излучением для отверждения.

В зависимости от свойств схемного узла и конкретной конфигурации его антенны в объем настоящего способа входит соединение с обеспечением электропроводности первого и второго участков антенны друг с другом при размещении второй подложки на электрической схеме. С этой целью участки антенны соединяют в местах, расположенных на расстоянии от первого и второго электрических соединителей.

Для некоторых вариантов применения может быть предпочтительным предусмотреть третью подложку и разместить на ней третий участок антенны. Для этих вариантов применения третью подложку размещают на второй подложке для формирования схемного узла.

Другие свойства и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего подробного описания, сопровождающих чертежей и приложенной формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 показана схема, представляющая способ формирования схемного узла в соответствии с принципами настоящего изобретения;

на фиг.1a показана схема, иллюстрирующая способ формирования схемного узла в соответствии с принципами альтернативного варианта выполнения настоящего изобретения;

на фиг.2 показана схема, иллюстрирующая использование при реализации настоящего изобретения для формирования многослойных узлов схемы в процессе параллельного производства;

на фиг.3A-3H представлены различные варианты воплощения антенн, пригодных для использования при формировании настоящего схемного узла;

на фиг.4A-4C схематично показана последовательность формирования схемного узла в соответствии с альтернативным вариантом выполнения настоящего изобретения;

на фиг.5 схематично показана электрическая схема, имеющая неэлектропроводные края, для реализации альтернативного варианта воплощения настоящего изобретения; и

на фиг.6A и 6B показаны схемы, иллюстрирующие множество участков антенны, устанавливаемых в виде взаимодействующих пар на соединенную с ними подложку.

Подробное описание изобретения

Хотя настоящее изобретение может быть выполнено в различных формах, на чертежах показаны и ниже описаны предпочтительные в настоящее время варианты выполнения, и при этом следует понимать, что настоящее раскрытие следует рассматривать как пример изобретения, и оно не предназначено для ограничения изобретения конкретными представленными вариантами выполнения.

Настоящее изобретение направлено на способ изготовления схемного узла, такого как узел, включающий в себя интегральную схему и антенну, с использованием интегральной схемы, на которой можно сформировать одно соединение на каждой из верхней и нижней сторон схемы, вместо формирования обоих соединений на одной стороне схемы. Настоящее изобретение, предпочтительно, можно использовать для изготовления схемного узла, включающего в себя устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), причем низкие производственные затраты на изготовление такого узла, обеспечиваемые настоящим изобретением, способствуют широкому рентабельному использованию таких схемных узлов. Одно из таких применений, в частности, заключается в использовании таких схемных узлов совместно с пластмассовыми крышками, закрывающими соответствующие контейнеры, как правило, с размещением схемного узла и подложки, на которой она расположена, по существу, на внутренней поверхности верхнего участка стенки крышки.

Как показано на фиг.1, в настоящем способе предусматривается использование первой подложки, которая может содержать полосу соответствующего полимерного материала, на которой выполняется первый участок антенны схемного узла. Первый участок антенны, такой как половина диполя, формируется на первой подложке, например, путем печати с использованием электропроводных чернил, травления или другого соответствующего средства для формирования на месте, как известно в данной области техники. Эффективное изготовление настоящего схемного узла обеспечивается путем размещения множества первых участков антенны вдоль длины первой подложки. На фиг.1 представлена первая подложка с первыми участками антенны на ней, намотанная на катушке первой подложки 10.

Как показано на фиг.1А, в альтернативном способе предусматривается использование подложки, на которой предусмотрены первый и второй участки антенны схемного узла. Каждый участок антенны, такой как половина диполя, формируется на подложке, как описано выше. Эффективное производство настоящего узла схемы обеспечивается путем размещения множества первых и вторых участков антенны вдоль длины подложки (см. фиг.6A, 6B).

При формировании схемных узлов в соответствии с настоящим изобретением предполагается использовать электрические схемы, имеющие первые и вторые электрические соединители на соответствующих противоположных сторонах схемы, и размещать электрические схемы на первой подложке или, в качестве альтернативы, на подложке для соединения с обеспечением электропроводности первого соединителя каждой схемы с соответствующим первым участком антенны на первой подложке или, в качестве альтернативы, на подложке. С этой целью на фиг.1 и 1A показана секция 12 установки интегральной схемы (ИС), в которой отдельные электрические схемы помещают на первую подложку или, в качестве альтернативы, на подложку 10 в соответствующей связи с первыми участками антенны, предусмотренными на первой подложке или, в качестве альтернативы, на подложке.

Следует отметить, что в настоящем изобретении предусматривается обеспечение одного соединителя для схемы на одной ее стороне, причем настоящий способ предусматривает нанесение электропроводного материала, такого как электропроводный клей, на первую подложку или, в качестве альтернативы, на подложку перед размещением на ней схемы. С этой целью на фиг.1 и 1A представлена секция 14 нанесения электропроводного клея, расположенная непосредственно перед секцией 12 установки интегральной схемы. Поскольку только один соединитель для каждой из схем соединяется с соответствующим участком антенны при изготовлении таким способом, требуется обеспечивать меньшую точность при размещении схем, что способствует экономичности и повышению скорости изготовления.

На фиг.1 и 1A также показано, что может быть предусмотрена дополнительная секция 16 отверждения, причем первая подложка или, в качестве альтернативы, подложка пропускается через нее для отверждения электропроводного материала, который электрически соединяет первый соединитель схемы с первым участком антенны.

В настоящем способе предусматривается, что вторая подложка содержит второй участок антенны схемного узла, сформированный на второй подложке. С этой целью катушку 18 второй подложки, представленную на фиг.1, с множеством вторых компонентов антенны, сформированных на ней, разматывают управляемым образом. Секция 20 нанесения электропроводного клея предпочтительно расположена перед катушкой 18 для нанесения, таким образом, электропроводного материала, такого как электропроводный клей, на интегральные схемы, ранее помещенные на первую подложку. Благодаря нанесению электропроводного клея или эпоксидной смолы на открытую поверхность каждой из интегральных схем, второй электрический соединитель каждой схемы может быть соединен с обеспечением электропроводности с соответствующим вторым участком антенны, предусмотренным на второй подложке 18. Следует отметить, что настоящее изобретение предусматривает нанесение этого дополнительного слоя электропроводного клея на вторую подложку и размещение на ней вторых участков антенны.

В альтернативном способе предусматривается, что второй участок антенны схемного узла также должен быть установлен на подложку с некоторым промежутком по отношению к первому участку антенны. Для завершения формирования схемного узла, как показано на фиг.1A, второй соединитель электрической схемы соединяется с обеспечением электропроводности с соответствующим вторым участком антенны. Секция 20 нанесения электропроводного клея, предпочтительно, предусматривается таким образом, чтобы наносить электропроводный материал, такой как электропроводный клей, на каждую из интегральных схем, ранее размещенных на первой подложке. Благодаря нанесению электропроводного клея или эпоксидной смолы на открытую поверхность каждой из интегральных схем так, что он продолжается за пределы кромки схемы, второй электрический соединитель каждой схемы может быть соединен с обеспечением электропроводности с соответствующим вторым участком антенны, предусмотренным на подложке 10.

Такая многослойная структура или структура в соответствии с альтернативным способом теперь может быть направлена через секцию 22 окончательного отверждения для отверждения электропроводного материала, например, путем экспонирования теплом, светом или излучением, в зависимости от конкретного состава электропроводного клея или другого материала.

После завершения формирования схемных узлов узлы и соответствующие подложки могут быть намотаны в рулон 24 для последующего хранения и окончательного использования узлов в процессе производства. Законченные узлы можно эффективно разматывать с рулона 24, причем подложки отрезаются и отделяются так, что отдельные схемные узлы, включающие в себя интегральную схему РЧИД или другую схему, и связанные с ней участки антенны, можно было эффективно помещать во взаимосвязи с продуктом, например, на внутренней поверхности пластмассовой крышки контейнера.

На фиг.2 показан вариант выполнения настоящего изобретения, в котором множество узлов схемы формируют в ходе "многорядного" процесса параллельного изготовления, причем множество участков антенны предусмотрено на каждой из первой и второй подложек, с множеством секций нанесения, которые параллельно одновременно изготавливают множество завершенных узлов схемы.

На фиг.3A-3H показаны схемы, иллюстрирующие различные формы первого и второго участков антенны для реализации настоящего изобретения, с участками антенны, соответственно предусмотренными на двух сторонах подложек, с одним или более электропроводных каналов между ними. Когда антенна содержит одиночный диполь, каждый из первого и второго участков антенны может быть предусмотрен, как показано, для соединения с соответствующим одним из первого и второго электрических соединителей соответствующей схемы. В качестве альтернативы антенна может быть сформирована как двойной диполь, как показано на чертеже, или в виде сложенного диполя. В данном варианте выполнения предусматривается, что первый и второй участки антенны соединяются друг с другом с обеспечением электропроводного контакта в месте, расположенном на некотором расстоянии от первого и второго электрических соединителей, на этапе размещения второй подложки. Таким образом, первый и второй участки антенны электрически соединяют друг с другом в местоположении, в котором соответствующая схема не находится между первой и второй подложками. Выбранные участки каждого из компонентов антенны соответствующим образом изолированы, что обеспечивает формирование структуры антенны.

На фиг.3A-3H представлены дополнительные конфигурации антенны для формирования настоящего узла схемы, в котором петлевая антенна предусмотрена на одной из первой и второй подложек с переходом (с открытыми контактными площадками и изолированным переходом между ними), предусмотренным на другой из подложек. Как и в случае описанной выше антенны в виде сложенного диполя, в такой конфигурации петлевой антенны первый электрический соединитель схемы находится в контакте с одним из контактов петли, а другой из первого и второго соединителей находится в электрическом контакте с одним из соединителей перехода антенны. Остальные контакты петли и перехода, таким образом, соединены с обеспечением электропроводности вокруг интегральной схемы, расположенной между подложками.

На фиг.4A-4C схематично представлена последовательность этапов, выполняемых при реализации альтернативного варианта выполнения изобретения для формирования предложенного схемного узла. Как показано, первый и второй участки антенны, обозначенные как А₁ и A₂, предусмотрены на соответствующей подложке, причем соответствующая электрическая схема, обозначенная как ИС, размещается на первом участке антенны, после нанесения на него соответствующего электропроводного материала. Формирование узла заканчивается путем нанесения электропроводного материала на подложку электрической схемы так, что материал находится в контакте со вторым соединителем схемы и продолжается за пределы кромки электрической схемы для контакта со вторым участком A₂ антенны. При необходимости можно использовать перемещающиеся в поперечном направлении раздаточные сопла для нанесения электропроводного материала для соединения второго соединителя и второго участка антенны, при этом материал должен иметь достаточную вязкость, чтобы предотвратить непреднамеренное затекание материала под электрическую схему и непреднамеренное короткое замыкание схемы в результате нежелательного соединения с первым электрическим соединителем на нижней стороне схемы. С тем чтобы дополнительно предотвратить такое непреднамеренное короткое замыкание схемы, в настоящее время предпочтительно, чтобы первый и второй электрические соединители каждой схемы были расположены на некотором расстоянии от ее краевых участков, как схематично показано на фиг.5, где металлизированная контактная площадка или электрический соединитель на каждой стороне электрической схемы окружен неэлектропроводным участком. Формирование электрического соединения между вторым электрическим соединителем схемы и соответствующим вторым участком антенны, например, с использованием описанного выше перемещающегося в поперечном направлении раздаточного сопла, с получением, в общем, удлиненной или продолговатой конфигурации, обеспечивает требуемое электрическое соединение между вторым соединителем и вторым участком антенны.

На фиг.6A и 6B иллюстрируются рассматриваемые конфигурации первого и второго участков А₁ и A₂ антенны на соответствующей подложке 10. На фиг.6A представлена одна последовательность из первого и второго участков антенны, в то время как на фиг.6B представлено множество соседних пар участков антенны в их эффективном расположении при "многорядном", параллельном технологическом процессе изготовления предложенного схемного узла.

В предложенном схемном узле могут использоваться различные конфигурации антенны, включающие в себя пары участков антенны в виде одиночного диполя, пары участков антенны в виде двойного диполя или петлевую антенну. Для антенны, имеющей петлевую конфигурацию, первый участок на первом конце антенны расположен под соответствующей электрической схемой, в то время как второй конец петли представляет собой второй участок антенны, используемый для формирования узла схемы в соответствии с настоящим изобретением.

В некоторых применениях в каждом из узлов электрической схемы, предпочтительно, может быть предусмотрен третий участок антенны. С этой целью может быть предусмотрена третья подложка 26, на которой расположены третьи участки антенны, как показано пунктирной линией на фиг.1. Такой третий участок антенны не обязательно должен быть соединен с обеспечением электропроводности с первым и вторым участками антенны, но вместо этого он может добавлять электропроводную поверхность, используемую, как известно, для настройки, отражения или других функций, позволяя, таким образом, формировать более сложные антенные структуры.

Другие признаки и преимущества настоящего изобретения очевидны из приведенного подробного описания, прилагаемых чертежей и формулы изобретения.

Настоящее изобретение направлено на способ формирования схемного узла, такого как узел, включающий в себя устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), в котором первый и второй участки антенны схемного узла предусмотрены на соответствующих первой и второй подложках, с соответствующей электрической схемой, имеющей первый и второй электрические контакты на соответствующих противоположных ее сторонах, расположенной между первой и второй подложками. В качестве альтернативы первый и второй участки антенны схемного узла предусматриваются на подложке с соответствующей электрической схемой, имеющей первый и второй электрические контакты на соответствующих противоположных ее сторонах, электрически соединенные с соответствующими участками антенны. Таким образом, обеспечивается технический результат - высокоэффективное производство. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 17 ил.

1. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, содержащий следующие этапы: обеспечение первой подложки; формирование первого участка антенны на первой подложке; обеспечение электрической схемы, имеющей первый и второй электрические соединители на ее соответствующих противоположных сторонах, помещение упомянутой схемы на первую подложку для соединения с обеспечением электропроводности первого соединителя с первым участком антенны; обеспечение второй подложки; формирование второго участка антенны на второй подложке; и помещение второй подложки на упомянутую схему для соединения второго соединителя с обеспечением электропроводности со вторым участком антенны для формирования упомянутого схемного узла.

2. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.1, содержащий нанесение электропроводного материала на первой подложке до размещения на ней упомянутой схемы так, чтобы электропроводный материал соединял с обеспечением электропроводности первый соединитель с первым участком антенны.

3. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.2, содержащий нанесение электропроводного материала, по меньшей мере, на одну из упомянутых вторую подложку и схему до размещения второй подложки на упомянутой схеме для соединения, таким образом, с обеспечением электропроводности второго соединителя со вторым участком антенны.

4. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.3, содержащий отверждение упомянутого электропроводного материала путем экспонирования схемного узла схемы теплом, светом или излучением.

5. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.1, содержащий соединение первого и второго участков антенны друг с другом с обеспечением электропроводности на упомянутом этапе помещения второй подложки, причем упомянутые участки антенны соединяются в месте, расположенном на некотором расстоянии от первого и второго электрических соединителей.

6. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.1, в котором упомянутая электрическая схема содержит устройство радиочастотной идентификации (РЧИД).

7. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.1, в котором упомянутые этапы формирования упомянутых участков антенны включают в себя выполнение упомянутых участков антенны печатью, травлением или другим методом формирования на месте.

8. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.1, содержащий обеспечение третьей подложки и формирование третьего участка антенны на третьей подложке; и размещение третьей подложки на второй подложке.

9. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, содержащий следующие этапы:
обеспечение подложки;
формирование антенны, имеющей первый и второй участки на подложке;
формирование электрической схемы, имеющей первый и второй электрические соединители на соответствующих противоположных ее сторонах;
размещение упомянутой схемы на подложке для соединения первого соединителя электрической схемы с образованием электрического контакта с первым участком антенны; и соединение с обеспечением электропроводности второго соединителя электрической схемы со вторым участком антенны для формирования упомянутого схемного узла.

10. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.9, включающий нанесение электропроводного материала на подложку до размещения на ней упомянутой схемы так, чтобы электропроводный материал соединял первый соединитель с обеспечением электропроводности с первым участком антенны.

11. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.10, в котором упомянутый этап соединения содержит нанесение электропроводного материала таким образом, чтобы он находился в контакте со вторым соединителем и продолжался за пределы электрической схемы для контакта со вторым участком антенны, чтобы соединить с обеспечением электропроводности второй соединитель со вторым участком антенны.

12. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.11, содержащий отверждение электропроводного материала путем экспонирования упомянутого схемного узла теплом, светом или излучением.

13. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.9, в котором каждый из упомянутых первого и второго электрических соединителей расположен на некотором расстоянии от участков кромки упомянутой электрической схемы.

14. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.9, в котором упомянутая электрическая схема содержит устройство радиочастотной идентификации (РЧИД).

15. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.9, в котором упомянутые этапы формирования упомянутых участков антенны включают в себя выполнение упомянутых участков антенны печатью, травлением или другим методом формирования на месте.

16. Способ формирования схемного узла, включающего в себя антенну, по п.11, в котором упомянутый этап нанесения электропроводного материала, находящегося в контакте со вторым соединителем, включает в себя использование электропроводного материала достаточной вязкости для предотвращения непреднамеренной утечки посредством капиллярного действия под упомянутую электрическую схему.