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Integrierte-Schaltung-Karten
haben sich als Speichermedium, das Datenverarbeitung in bargeldlosen
Einkäufen, Überwachen von Personenverkehr und/oder
Gebührenverwaltung beim Zugriff auf Telefonnetzwerke ermöglicht,
als sinnvoll erwiesen.
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Allgemein
gibt es zwei Typen von Integrierte-Schaltung-Karten, die jeweils
ein anderes Signalübertragungsverfahren aufweisen. Ein
Typ ist eine Kontakt-Integrierte-Schaltung-Karte, die Leistung und
Takte von einem Leser/Schreiber durch die Verwendung eines Kontaktpunkts
empfängt, der einen Befehl von dem Leser/Schreiber verarbeitet.
Der zweite Typ ist eine kontaktlose Integrierte-Schaltung-Karte,
die eine Spule aufweist und eine integrierte Schaltung, die mit
der Spule verbunden ist, wobei die Karte drahtlos mit einem Leser/Schreiber kommuniziert.
Eine Spule des Lesers/Schreibers erzeugt ein Magnetfeld, um die
Karte mit Leistung zu versorgen. Die Spule der kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Karte
koppelt elektromagnetisch mit der Spule des Lesers/Schreibers, um
bidirektionale Daten- und Leistungsübertragung zu ermöglichen. Die
kontaktlose Integrierte-Schaltung-Karte hat keine beweglichen Teile,
die verschleißen können, und ist unaufwendig in
der Herstellung.
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Induktivität
von der Spule und Kapazität von der integrierten Schaltung
wirken zusammen, um eine Resonanzschaltung zu bilden, die Leistungsübertragung
zwischen dem kontaktlosen Leser/Schreiber und der kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Karte
zu ermöglichen. Es ist wünschenswert, die Spuleninduktivität
und die Chipkapazität einzustellen, um eine effiziente
Leistungs- und Datenübertragung zwischen dem Leser/Schreiber
und der Karte zu ermöglichen.
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Da
kontaktlose Integrierte-Schaltung-Karten kleiner (und beliebter)
werden, erfordert jede Kartengröße einen unterschiedlichen
optimalen Induktivitätswert und unterschiedliche Kapazitätswerte
für die integrierte Schaltung. Somit erfordern diese Fortschritte
viele unterschiedliche Chiptypen, die jeweils unterschiedliche Eingangskapazitätswerte
aufweisen.
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Aus
diesen und anderen Gründen gibt es einen Bedarf an der
vorliegenden Erfindung.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Integrierte-Schaltung-Bauelement,
eine kontaktlose Integrierte-Schaltung-Einlage, ein kontaktloses
Informations-Lese/Schreib-System sowie ein Verfahren zum Herstellen
einer Integrierte-Schaltung-Einlage mit verbesserten Charakteristika
zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Bauelement gemäß Anspruch
1, eine Einlage gemäß Anspruch 9, ein System gemäß Anspruch
16 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 21 gelöst.
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Ein
Aspekt schafft ein Integrierte-Schaltung-Bauelement, das eine kontaktlose
Integrierte-Schaltung-Einlage umfasst. Das Bauelement umfasst ein
Substrat, eine integrierte Schaltung, die mit dem Substrat gekoppelt
ist, und eine Spule, die elektrisch mit der integrierten Schaltung
gekoppelt ist und mit dem Substrat gekoppelt ist. Die Spule umfasst eine
erste leitfähige Leitung, die in mehreren Windungen auf
dem Substrat angeordnet ist, und eine zweite leitfähige
Leitung, die in mehreren Windungen auf dem Substrat angeordnet ist.
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Die
beiliegenden Zeichnungen sind aufgenommen, um ein weiteres Verständnis
der Ausführungsbeispiele zu liefern und bilden einen Teil
dieser Beschreibung und sind in derselben enthalten. Die Zeichnungen
stellen Ausführungsbeispiele dar und dienen zusammen mit
der Beschreibung dazu, Prinzipien der Ausführungsbeispiele
zu erklären. Andere Ausführungsbeispiele und viele
der beabsichtigten Vorteile von Ausführungsbeispielen werden
ohne weiteres offensichtlich, wenn dieselben durch Bezugnahme auf
die folgende detaillierte Beschreibung klarer werden. Die Elemente
der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht
zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche
Teile.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
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1 ein
Blockdiagramm eines kontaktlosen Informations-Lese/Schreib-Systems,
das einen Leser/Schreiber und eine kontaktlose Integrierte-Schaltung-Karte
umfasst, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine
Draufsicht einer kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage, die
eine Spule umfasst, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3A eine
Draufsicht eines Substrats und eines Chips, der an dem Substrat
befestigt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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3B eine
Draufsicht eines Antennenabschnitts, der auf dem in 3A gezeigten
Substrat angeordnet ist;
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3C eine
Draufsicht einer ersten Leiterbahn, die auf dem in 3B gezeigten
Substrat angeordnet ist;
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3D eine
Draufsicht einer kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage, die
einen Leitungskondensator umfasst, der eine andere Leiterbahn umfasst,
die auf dem in 3C gezeigten Substrat angeordnet
ist;
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4A eine
Draufsicht einer kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage, die
eine Spule umfasst, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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4B eine
vergrößerte Draufsicht eines Teils der in 4A gezeigten
Spule; und
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5 eine
Draufsicht einer kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Karte, die die
in 4A gezeigte Einlage umfasst.
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In
der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden
Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil derselben bilden und
in denen darstellend spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt
sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Diesbezüglich
wird mit Bezugnahme auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren
Richtungsterminologie, wie z. B. „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vordere", „hintere"
usw. verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsbeispielen
in einer Anzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen positioniert
werden können, wird die Richtungsterminologie zu Darstellungszwecken
verwendet und ist auf keinen Fall begrenzend. Es ist klar, dass
andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können
und strukturelle oder logische Änderungen durchgeführt
werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist
daher nicht in einem begrenzenden Sinne zu sehen und der Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung ist durch die angehängten Ansprüche
definiert.
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Es
ist klar, dass die Merkmale der verschiedenen beispielhaften Ausführungsbeispiele,
die hierin beschrieben sind, miteinander kombiniert werden können,
es sei denn, dies ist anderweitig spezifisch angemerkt. Wie er in
dieser Beschreibung verwendet wird, meint der Begriff „elektrisch
gekoppelt" nicht, dass die Elemente direkt miteinander gekoppelt
sein müssen; dazwischenliegende Elemente können
zwischen den „elektrisch gekoppelten" Elementen vorgesehen
sein.
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Ausführungsbeispiele
schaffen eine kontaktlose Integrierte-Schaltung-Einlage, die einen
Chip und eine Spule umfasst, die konfiguriert ist, um abgestimmt
zu werden, um die Spuleninduktivität, Kapazität
und die Leistungsübertragung von der Karte zu einem Leser
zu optimieren. Ausführungsbeispiele schaffen eine Spule,
die einen Antennenabschnitt und einen dazwischen angeordneten Windungskapazitäts-Leitungskondensator
umfassen. Der Leitungskondensator ist konfiguriert, um abgestimmt
zu werden durch Einstellen einer Länge einer Leiterbahn,
durch Auswählen einer Breite der Leiterbahn und durch Auswählen
eines Zwischenraums zwischen benachbarten Leiterbahnen. Der Antennenabschnitt
hat beispielsweise einen Induktivitätswert, der teilweise
definiert ist durch seine Struktur (z. B. eine Vier-Windungs- oder ähnliche
Struktur). Nach dem Optimieren eines gewünschten Induktivitätswerts des
Antennenabschnitts für eine gewünschte Größe der
Einlage, wird der Leitungskondensator eingestellt oder abgestimmt
für einen Kapazitätswert, der zu einer gewünschten
Resonanzfrequenz für die Einlage führt. Bei einigen
Ausführungsbeispielen ist die Induktivität der
Spule konfiguriert, um eingestellt zu werden, um hohe Kapazitätswerte
zu liefern, lediglich durch Ändern der Länge von
einer oder mehreren der Leiterbahnen.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines kontaktlosen Informations-Lese/Schreib-Systems 20 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Das kontaktlose Informations-Lese/Schreib-System 20 umfasst
einen Leser/Schreiber 22 und eine Karte 24, die
konfiguriert ist, um Informationen mit dem Leser/Schreiber 22 auf eine
kontaktlose Weise zu übertragen. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst der Leser/Schreiber 22 eine Lese/Schreib-Steuerschaltungsanordnung 30, die
mit einer Leserspule 32 gekoppelt ist, die konfiguriert
ist, um elektromagnetische (EM-)Wellen zu erzeugen und Befehle und
Leistung zu der Karte 24 zu übertragen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel umfasst die Karte 24 einen
Träger 40 und eine Integrierte-Schaltung-Einlage 42,
die auf dem Träger 40 angeordnet ist. Der Träger 40 umfasst
flexible geldbörsengroße Fahrkarten, Ausweise,
Karten für elektronische Zahlung, elektronische Ausweise
und andere elektronische Bauelemente, die beim Durchführen
von E-Business nützlich sind. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Träger 40 etwa Kreditkartengröße,
die in einer etwa rechteckigen Form mit Abmessungen von etwa 85 × 54
Millimetern vorgesehen ist. Andere geeignete Größen
für den Träger 40 sind ebenfalls akzeptabel.
Bei anderen Ausführungsbeispielen ist die Karte 24 durch
die Einlage 42 allein vorgesehen.
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Die
Einlage 42 liefert eine Näheschaltungsanordnung,
die konfiguriert ist zum schnellen Verarbeiten von elektronischen
Transaktionen in einer kontaktlosen Weise an einem Abstand weg von
dem Leser 22. Bei einem Ausführungsbeispiel entspricht
die Einlage 42 ISO 14443 und umfasst kontaktlose
Einlagen vom Typ A und kontaktlose Einlagen vom Typ B, die konfiguriert
sind, um bei Abständen von bis zu etwa 10 Zentimetern zu
kommunizieren. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die
Einlage 42 ein Substrat 44, eine integrierte Schaltung
(oder Chip) 46, die mit dem Substrat 44 gekoppelt
ist, und eine Spule 48, die elektrisch mit dem Chip 46 gekoppelt
ist und mit dem Substrat 44 gekoppelt ist.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel ist das Substrat 44 ein
Papiersubstrat oder ein anderes dünnes und flexibles Substrat.
Ein geeignetes Substrat umfasst ein 3-mm-Papiersubstrat, das dünn
genug ist, um in einer Geldbörse getragen zu werden, und
flexibel genug ist für die Verwendung als ein E-Ausweis oder
ein E-Business-Transaktionsbeleg.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel umfasst der Chip 46 eine
Sende- und Empfangsschaltung 50, eine Verarbeitungsschaltung 52 und
einen Speicher 54. Geeignete Chips umfassen EEPROM-Speicherchips
(EEPROM memory chips = electrically erasable programmable read-only
memory chips = elektrisch löschbare programmierbare Nur-Lese-Speicherchips,
die beispielsweise von Infineon, Nordamerika, erhältlich
sind. Andere geeignete Chips, beispielsweise erhältlich
von Atmet Corporation, sind ebenfalls akzeptabel.
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Während
einer kontaktlosen Informationstransaktion empfängt die
Spule 48 elektromagnetische Wellen, die von der Spule 32 erzeugt
werden, und die Karte 24 koppelt induktiv mit dem Leser/Schreiber 22,
um Datensignale zu/von dem Leser 22 zu senden und/oder
zu empfangen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Karte 24 eine
passive Karte, die selektiv mit Energie versorgt wird zu einem „Ein"-Zustand,
wenn die EM-Wellen von der Spule 32 durch die Spule 48 empfangen
werden. Bei anderen Ausführungsbeispielen ist die Karte 24 eine
aktive Karte und der Chip 46 umfasst eine Leistungsquellenschaltung
und eine Batterie, die konfiguriert ist, um die Sende- und Empfangsschaltung 50 zu
treiben.
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2 ist
eine Draufsicht der Integrierte-Schaltung-Einlage 42 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst die Einlage 42 ein Substrat 44, einen
Chip 46, der mit dem Substrat 44 gekoppelt ist,
und eine Spule 48, wobei die Spule 48 einen Antennenabschnitt 70 und einen
Leitungskondensator 72 umfasst, der konfiguriert ist, um
selektiv abgestimmt zu werden, um die Kapazität der integrierten
Schaltung 46 auszugleichen und somit die Resonanzfrequenz
der kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage abzustimmen. Bei einem
Ausführungsbeispiel ist der Leitungskondensator 72 vollständig
innerhalb eines Umfangs des Antennenabschnitts 70 auf dem
Substrat 44 angeordnet.
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Der
Chip 46 ist mit dem Substrat 44 gekoppelt und
umfasst einen ersten Anschluss 60 und einen zweiten Anschluss 62.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Chip 46 ein
Zwei-Pin-Chip und umfasst eine Formmasse auf einer freigelegten
Oberfläche und liefert Anschlüsse 60, 62,
die konfiguriert sind zum Koppeln mit der Spule 48. Bei
einem Ausführungsbeispiel hat der Chip 46 eine
Zuflusskapazität zwischen etwa 27–28 Picofarad,
und der Leitungskondensator 72 ist selektiv abgestimmt
oder eingestellt relativ zu der Induktivität des Antennenabschnitts 70,
um eine Resonanzfrequenz zwischen etwa 15–17 MHz für
die Einlage 42 der Schaltung zu liefern.
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Die
Spule 48 ist elektrisch mit dem Chip 46 gekoppelt
und mit dem Substrat 44 gekoppelt. Bei einem Ausführungsbeispiel
erstreckt sich der Antennenabschnitt 70 von dem ersten
Anschluss 60 in einer gespulten Weise mit mehreren Windungen,
die sich im Radius verringern, und verbindet schließlich mit
dem zweiten Anschluss 62. Bei einem Ausführungsbeispiel
umfasst der Leitungskondensator 72 einen ersten Leiter 80,
der sich von dem ersten Anschluss 60 erstreckt, und einen
zweiten Leiter 82, der sich von dem zweiten Anschluss 62 erstreckt.
Der erste Leiter 80 ist benachbart zu dem zweiten Leiter 82.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der erste Leiter 80 zwischen
aufeinanderfolgenden Windungen des zweiten Leiters 82 angeordnet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der erste Leiter 80 von
dem ersten Anschluss 60 in einem Muster von Windungen mit
einem sich verringernden Radius (d. h. jede Windung führt
dazu, dass die nächste Windung in einem Umfang der vorhergehenden
Windung angeordnet ist). Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der zweite Leiter 82 gleichermaßen auf einem
Substrat 44 angeordnet, in einem Muster von Windungen mit
einem sich verringernden Radius. Obwohl ein rechteckiges Muster
von Windungen mit einem sich verringernden Radius dargestellt ist, ist
klar, dass das Muster von Windungen geformt sein könnte,
um eine runde Form von Windungen mit einem sich verringernden Radius
zu sein. Andere Formen und Muster für die Windungen sind
ebenfalls akzeptabel. Außerdem sind für einige
Formen von Einlagen der erste Leiter 80 und der zweite
Leiter 82 in geraden Linien angeordnet, abhängig
von der Induktivität, die durch den Antennenabschnitt 70 geliefert wird,
und der gewünschten Resonanzfrequenz für die Einlage.
Bei einigen Ausführungsbeispielen sind der erste Leiter 80 und
der zweite Leiter 82 in mäandernden Wegen auf
dem Substrat 44 angeordnet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel ist der erste Leiter 80 um
einen Abstand G1 von dem zweiten Leiter 82 getrennt, wobei
die Leitungskapazität des Leitungskondensators 72 invers
proportional zu G1 und direkt proportional zu einer Länge
des ersten Leiters 80 und einer Länge des zweiten
Leiters 82 ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist der Abstand G1 zwischen dem ersten Leiter 82 und dem
zweiten Leiter 82 zwischen etwa 100 bis 500 μm.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel ist der Antennenabschnitt 70 ausgewählt,
um gute Konduktivität und niedrigen Widerstand für
einen relativ hohen Stromfluss aufzuweisen. Geeignete Materialien
für den Antennenabschnitt 70 umfassen Kupfer,
Gold oder Silber. Allgemein haben der erste und der zweite Leiter 80, 82 minimalen
Stromfluss, so dass die Leiter 80, 82 aus jedem
geeigneten Metallmaterial hergestellt werden können. Geeignete
beispielhafte Materialien zum Bilden des ersten Leiters 80 und
des zweiten Leiters 82 umfassen Aluminium, Kupfer, Legierungen
von Aluminium oder Legierungen von Kupfer.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel sind die Leiter 80, 82 als
eine leitfähige Ätzung auf dem Substrat angeordnet.
Bei anderen Ausführungsbeispielen umfassen die Leiter 80, 82 Metalldrähte,
die auf dem Substrat 44 angeordnet sind, so dass die Leiter 80, 82 einander
nicht kontaktieren und voneinander getrennt sind um den Abstand
G1, um den Leitungskondensator 72 zu bilden. Andere geeignete
Strukturen und Konfigurationen für die Aufbringung des
ersten Leiters 80 und des zweiten Leiters 82 auf
dem Substrat 44 sind ebenfalls akzeptabel.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel sind der Antennenabschnitt 70 und
der Leitungskondensator 72 auf der gleichen Seite des Substrats 44 angeordnet. Bei
einem anderen Ausführungsbeispiel sind der Antennenabschnitt 70 und
der Leitungskondensator 72 auf unterschiedlichen Seiten
des Substrats 44 angeordnet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel ist der Leitungskondensator 72 in
dem Antennenabschnitt 70 angeordnet, wie es gezeigt ist,
um die Fläche zu maximieren, die durch den Antennenabschnitt
besetzt ist. Nachfolgend wird die Länge des Leitungskondensators 72 eingestellt,
um die gewünschte Kapazität zu erreichen. Bei
anderen Ausführungsbeispielen ist der Leitungskondensator 72 auf
dem Substrat 44 um oder außerhalb einer Fläche
des Antennenabschnitts 70 angeordnet.
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3A–3D stellen
die Herstellung der Integrierte-Schaltung-Einlage 42 dar,
die für die Verwendung in Nähekarten gemäß einem
Ausführungsbeispiel angepasst ist.
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3A ist
eine Draufsicht des Substrats 44 und des Chips 46,
der an dem Substrat 44 befestigt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist das Substrat 44 flexibel, dünn (weniger als
0,254 mm dick), umfasst Papier, Laminat von Papier oder dergleichen, und
der Chip 46 ist ein Passive-Integrierte-Schaltung-Chip,
der haftend an einer ersten Oberfläche 90 des
Substrats 44 befestigt ist.
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3B ist
eine Draufsicht eines Antennenabschnitts 70, der auf der
ersten Oberfläche 90 des Substrats 44 angeordnet
ist. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Antennenabschnitt 70 Kupfer und
ist konfiguriert, um gute Leitfähigkeit und niedrigen Widerstandswert
aufzuweisen für relativ hohen Stromfluss, und kommuniziert
bei einer Frequenz von etwa 13,56 MHz. Andere Formen von Spulen oder
andere Formen von Antennen sind ebenfalls akzeptabel. Bei einem
Ausführungsbeispiel ist der Antennenabschnitt 70 metallgeätzt
auf die erste Oberfläche 90. Bei einem anderen
Ausführungsbeispiel umfasst der Antennenabschnitt 70 Metalldrähte,
die auf die erste Oberfläche 90 gebondet sind.
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3C ist
eine Draufsicht einer ersten Leiterbahn 80, die sich von
dem ersten Anschluss 60 erstreckt und auf der ersten Oberfläche 90 des
Substrats 44 angeordnet ist. Die erste Leiterbahn 80 ist
auf der Oberfläche 90 innerhalb eines Umfangs
des Antennenabschnitts 70 angeordnet. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist die erste Leiterbahn 80 metallgeätzt von Kupfer
oder Aluminium auf die erste Oberfläche 90. Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die erste Leiterbahn 80 Metalldrähte,
wie z. B. Kupferdrähte, die auf die erste Oberfläche 90 gebondet sind.
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3D ist
eine Draufsicht der kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage 42,
die den Leitungskondensator 72 umfasst, der auf dem Substrat 44 innerhalb
eines Umfangs des Antennenabschnitts 70 angeordnet ist.
Der Leitungskondensator 72 umfasst eine zweite Leiterbahn 82,
die sich von dem zweiten Anschluss 62 erstreckt und auf
der ersten Oberfläche 90 des Substrats 44 angeordnet
ist, beabstandet um einen Abstand G1 weg von der ersten Leiterbahn 80. Bei
einem Ausführungsbeispiel ist die zweite Leiterbahn 82 metallgeätzt
aus Kupfer oder Aluminium auf die erste Oberfläche 90.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel umfasst die zweite
Leiterbahn 82 Metalldrähte, wie z. B. Kupferdrähte,
die auf die erste Oberfläche 90 gebondet sind.
Die Leiterbahnen 80, 82 sind benachbart zueinander
in einer Sandwichstruktur. Der Zwischenraum G1 zwischen den Leitungen 80, 82 definiert
einen kapazitiven Abstand zwischen den Leitern, der abstimmbar ist
durch Einstellen einer Länge von einer oder beiden Leiterbahnen 80, 82 oder
durch ein Einstellen einer Breite von einer oder beiden Leiterbahnen 80, 82 oder
durch Einstellen von G1 zwischen einer oder beiden Leiterbahnen 80, 82.
Auf diese Weise ist der Induktivitätswert des Antennenabschnitts 70 für
eine gewünschte Größe der Einlage 42 optimiert,
und der Leitungs kondensator 72 ist abgestimmt für
einen Kapazitätswert, der zu einer gewünschten
Resonanzfrequenz für die Einlage führt.
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4A ist
eine Draufsicht einer kontaktlosen integrierten Einlage 102,
die eine Spule 108 umfasst, gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel, und 4B ist
eine vergrößerte Draufsicht eines Abschnitts der
Spule 108. Die Einlage 102 umfasst ein Substrat 104,
eine integrierte Schaltung 106 oder einen Chip 106,
der mit dem Substrat 104 gekoppelt ist, und eine Spule 108,
die elektrisch mit dem Chip 106 gekoppelt ist und mit dem
Substrat 104 gekoppelt ist. Ein geeignetes Substrat 104 umfasst
ein Papiersubstrat oder die oben beschriebenen Substrate 44.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst der Chip 106 einen
ersten Anschluss 110 und einen zweiten Anschluss 112,
und die Spule 108 umfasst einen Antennenabschnitt 120,
der zwischen den ersten und zweiten Anschluss 110, 112 des
Chips 106 gekoppelt ist, und einen Leitungskondensator 122,
der sich von dem Chip 106 erstreckt.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel umfasst der Leitungskondensator 122 eine
erste leitfähige Leitung 130, die sich von dem
ersten Anschluss 110 erstreckt, und eine zweite leitfähige
Leitung 132, die sich von dem zweiten Anschluss 112 erstreckt.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Leitungskondensator 122 in
einem Umfang des Antennenabschnitts 120 angeordnet. Die
erste und die zweite leitfähige Leitung 130, 132 sind
im Allgemeinen parallel zueinander und sind auf dem Substrat 104 in
einem Muster von Windungen angeordnet, die einen sich verringernden
Radius aufweisen.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel umfasst der Antennenabschnitt 120 eine
Kupferleitung mit einer lateralen Abmessung D1, die auf dem Substrat 104 in einem
Muster von Windungen angeordnet ist, die einen sich verringernden
Radius aufweisen. Bei einem Ausführungsbeispiel hat jede
der leitfähige Leitungen 130, 132 eine
laterale Abmessung D2 und einen Zwischenraum zwischen leitfähigen
Leitungen 130, 132 von G2. Bei einem Aus führungsbeispiel
ist die laterale Abmessung D1 des Antennenabschnitts 120 zwischen
etwa 200–800 μm und vorzugsweise ist D1 etwa 500 μm.
Die laterale Abmessung D2 von leitfähigen Leitungen 130, 132 ist
zwischen etwa 100–300 μm und vorzugsweise ist
die laterale Abmessung D2 der leitfähigen Leitungen 130, 132 etwa
200 μm. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der
Zwischenraum G2 zwischen den leitfähigen Leitungen 130, 132 in
der Größenordnung der Abmessung D2 und bei einem Ausführungsbeispiel
etwa 200 μm. Bei einem Ausführungsbeispiel haben
die Windungen des Antennenabschnitts 120 eine laterale
Abmessung von D1 und sind ebenfalls um die Abmessung G2 oder etwa 200 μm
voneinander beabstandet.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel definiert der Antennenabschnitt 120 einen
Außenumfang mit Abmessungen A × B, wobei A etwa
52 Millimeter beträgt und B etwa 23 Millimeter beträgt.
Andere geeignete Abmessungen für die Spule 108 der
Einlage 102 sind ebenfalls annehmbar. Bei einem Ausführungsbeispiel
ist die Abmessung A größer als die Abmessung B,
so dass die Länge der parallelen leitfähigen Leitungen 130, 132 maximiert
ist, was somit einen breiten Bereich ermöglicht, in dem
die Kapazität des Leitungskondensators 122 abgestimmt
werden kann.
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Die
Leitungskapazität des Leitungskondensators 122 ist
abstimmbar oder einstellbar durch selektives Variieren des Zwischenraums
G2 und einer Länge von einem oder beiden der leitfähigen
Leitungen 130, 132. Bei einem Ausführungsbeispiel
sind leitfähige Leitungen 130, 132 auf
dem Substrat 104 in einem Muster von Windungen angeordnet,
das stark anfällig ist für Einstellungen bei der
Länge von leitfähigen Leitungen 130, 132,
was vorteilhaft ist beim Abstimmen der Leitungskapazität
für die Einlage 102.
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Bei
einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ist der Antennenabschnitt 120 aus
geätztem Kupfer gebildet, mit einer lateralen Abmessung
D1 von etwa 500 μm, wobei die Windungen des Antennenabschnitts
120 um etwa 200 μm beabstandet sind, und jede leitfähige
Leitung 130, 132 aus Kupfer geätzt ist,
um laterale Abmessungen D2 von etwa 200 μm aufzuweisen,
mit einem Zwischenraum G2 von etwa 200 μm zwischen jeder
leitfähigen Leitung 130, 132.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel definiert der Antennenabschnitt 120 einen
Umfang, und der Leitungskondensator 122 ist auf dem Substrat 104 vollständig
innerhalb des Umfangs des Antennenabschnitts 120 angeordnet.
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5 ist
eine Draufsicht einer kontaktlosen integrierten Karte 200 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Die Karte 200 umfasst einen
Träger 202 und eine Einlage 102 (3), die auf dem Träger 202 angeordnet
ist. Die Einlage ist als „auf" dem Träger 202 dargestellt,
obwohl es klar ist, dass die Einlage 102 hergestellt ist,
um an verschiedene Formen von Träger laminiert zu werden,
und Sandwichstrukturen der Einlage 102 zwischen Schichten
des Trägers 202 oder unter einer oder mehreren
Schichten des Trägers 202 umfassen kann.
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Die
Einlage 202 umfasst das Substrat 104, den Chip 106,
den Antennenabschnitt 120 und den Leitungskondensator 122,
wie es oben beschrieben ist. Bei einem Ausführungsbeispiel
hat die kontaktlose Integrierte-Schaltung-Karte 202 einen
Formfaktor von etwa der Größe einer Kreditkarte,
ist flexibel und ist konfiguriert für elektronische Übertragungen
von Daten und Informationen zwischen dem Chip 106 und einem
Leser/Schreiber, wie z. B. einem oben beschriebenen Leser/Schreiber 22.
Zu diesem Zweck ist die kontaktlose integrierte Karte 200 leicht,
flexibel und tragbar in einer Geldbörse oder Handtasche.
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Ausführungsbeispiele
der kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage sind vorgesehen,
die einen Leitungskondensator aufweisen, der abstimmbare leitfähige
Leitungen umfasst, die konfiguriert sind, um die Resonanzfrequenz
der Schaltung abzustimmen und einzustellen.
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Ausführungsbeispiele
liefern einen hoch einstellbaren und abstimmbaren Leitungskondensator, der
konfiguriert ist, um einen einstellbaren Kapazitätspegel
zu liefern, der das Abstimmen der Resonanzfrequenz eines Integrierte-Schaltung-Chips
ermöglicht, um eine effiziente Leistungsübertragung zwischen
dem kontaktlosen Leser und der Karte zu ermöglichen. Ausführungsbeispiele
der Leitungskondensatoren mit abstimmbaren Kapazitätswerten
ermöglichen die Optimierung der Spuleninduktivität
auf dem Einlage, um die Leistungsübertragung zu der Karte
und das Relaissignal zu dem Leser auszugleichen.
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Die
oben beschriebenen Leitungskondensatoren sind konfiguriert für
die Aufbringung auf eine einzelnen Seite eines Einlagesubstrats.
Bei einigen Ausführungsbeispielen sind Leitungskondensatoren hergestellt
aus unaufwendigen und zuverlässigen leitfähigen
Drahtspulenleitungen. Die Leitungskondensatoren, die oben beschrieben
sind, liefern hohe Kapazitätswerte und einfache Abstimmung
durch eine Variation der Länge des Leitungsleiters. Bei
einem Ausführungsbeispiel ist der Leitungskondensator metallgeätzt
oder geschichtet, und die Kapazitätstoleranzen sind konfiguriert,
um minimiert zu werden durch selektives Einstellen von Abständen
zwischen den leitfähigen Leitungen.
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Obwohl
hierin spezifische Ausführungsbeispiele dargestellt und
beschrieben wurden, ist es für Durchschnittsfachleute auf
diesem Gebiet klar, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter
Implementierungen für die gezeigten und beschriebenen spezifischen
Ausführungsbeispiele eingesetzt werden kann, ohne von dem
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anwendung soll
alle Adaptionen oder Variationen einer kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage
und einer Karte, die eine dazwischen angeordnete Windungskapazitätsspule
umfasst, umfassen. Daher ist diese Erfindung nur durch die Ansprüche
und Äquivalente derselben begrenzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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