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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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Im Stand der Technik sind einige mobile Datenträger bekannt. Hierbei ist beispielsweise die
DE 19820234 A1 zu nennen. Diese zeigt einen tragbaren Datenträger, bei dem zur Übertragung von Signalen von einem Bauelement des Datenträgers eine Koppelspule verwendet wird.
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Die
DE 19633923 A1 befasst sich mit einer Chipkarte, welche eine Induktionsspule und einen Kondensator aufweist.
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Die
DE 10056148 A1 zeigt ebenfalls einen Datenträger mit zwei verschiedenen Antennen-Strukturen für unterschiedliche Übertragungsbereiche.
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Die
WO 2006/125917 A2 beschreibt eine elektronische Einheit mit einem elektronischen Schaltkreis und einer Antenne.
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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 eine kontaktlose integrierte Schaltungs-Einlage gemäß Anspruch 1 gelöst.
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. Weitere Details sind im Anspruch 1 definiert.
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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:
- 1 ein Blockdiagramm eines kontaktlosen Informations-Lese/Schreib-Systems, das einen Leser/Schreiber und eine kontaktlose Integrierte-Schaltung-Karte umfasst, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine Draufsicht einer kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage, die eine Spule umfasst, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3A eine Draufsicht eines Substrats und eines Chips, der an dem Substrat befestigt ist, gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3B eine Draufsicht eines Antennenabschnitts, der auf dem in 3A gezeigten Substrat angeordnet ist;
- 3C eine Draufsicht einer ersten Leiterbahn, die auf dem in 3B gezeigten Substrat angeordnet ist;
- 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;
- 4A eine Draufsicht einer kontaktlosen Integrierte-Schaltung-Einlage, die eine Spule umfasst, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
- 4B eine vergrößerte Draufsicht eines Teils der in 4A gezeigten Spule; und
- 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 x 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 Atmel 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 Leitungskondensator 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 Ausführungsbeispiel 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 x 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.