DE19950580A1

DE19950580A1 - Überspannungsschutzanordnung

Info

Publication number: DE19950580A1
Application number: DE19950580A
Authority: DE
Inventors: Detlef Houdeau
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1999-10-20
Filing date: 1999-10-20
Publication date: 2001-05-31
Also published as: WO2001035463A2; WO2001035463A3

Abstract

Es sind kontaktlos arbeitende Transponder entwickelt worden, die in der Lage sind, zusätzliche Informationen in einem IC aufzunehmen, beispielsweise eine Kennnummer, ein Herstelldatum, eine Herstellerbezeichnung etc. und diese nach Aktivierung durch eine äußerliche Energiequelle auslesen und über die Spule senden zu können. Ist die Feldstärke, die auf den Transponder einwirkt, zu hoch, kann der IC allerdings Schaden nehmen. Es besteht daher ein Bedarf an einem Transponder, dessen Dipolantenne überspannungssicher ausgelegt ist, so daß es nicht zu einer Zerstörung des ICs oder eines anderen, mit der Dipolantenne verbundenen Schaltkreises in starken Feldern kommen kann. Die Erfindung ist gerichtet auf eine Überspannungsschutzanordnung (1), aufweisend eine Dipolantenne, deren beide Pole (3, 4) mit Anschlüssen eines elektrischen Schaltkreises (2) verbunden sein können oder verbunden sind; und einen Überspannungsschutz (5) mit zwei Anschlüssen, mit denen die beiden Pole (3, 4) der Dipolantenne so verbunden sind, daß Überspannungsschutz und Schaltkreis (2) parallel geschaltet sind; wobei der Überspannungsschutz (5) bei Überschreiten einer vorgegebenen Spannung stromführend ist und dadurch die beiden Pole der Dipolantenne kurzgeschlossen sind. Der Überspannungsschutz (5) bildet einen zusätzlichen elektrischen Pfad zwischen den beiden voneinander getrennten Anschlüssen der beiden Pole der Dipolantenne, der bei Hochspannung einen niederohmigen Durchgang bildet. Die Erfindung ist ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzanordnung, die beispielsweise bei der kapazitiven Energie- bzw. Datenübertragung auf Schaltkreise Verwendung finden kann.

Die kontaktlose Energie- bzw. Datenübertragung gewinnt zunehmend an Bedeutung. Insbesondere zur Kennzeichnung und bei der Diebstahlsicherung finden Aufkleber mit einem integrierten Transponder eine immer weiterverbreitete Verwendung. In einer älteren Bauform sind diese Transponder lediglich eine Spule in Form einer Leiterbahnspirale. Wird die Spule durch eine induktive Kopplung, beispielsweise über an Kaufhausausgängen angebrachte Gegenspulen, induziert, wird in der Spule wiederum ein Feld erzeugt. Dieses Feld kann wahrgenommen werden, worauf eine geeignete Reaktion (beispielsweise ein Alarm) ausgelöst wird.

Diese einfache Form von Transpondern ist jedoch nicht in der Lage, individuelle Informationen zu übertragen. In einer späteren Entwicklungsstufe sind daher Transponder entwickelt worden, die mittels eines integrierten Schaltkreises (IC) in der Lage sind, zusätzliche Informationen aufzunehmen, beispielsweise eine Kennnummer, ein Herstelldatum, eine Herstellerbezeichnung etc. und diese nach Aktivierung durch eine äußerliche Energiequelle auslesen und über die Spule senden zu können.

Neben diesem Einsatzbereich sind zahlreiche weitere Anwendungsgebiete vorstellbar, bei denen eine kontaktlose Energie- oder Datenübertragung wünschenswert ist, z. B. bei Messgeräten, die in einer mobilen Umgebung arbeiten, wie Luftdrucksensoren in Autoreifen o. ä. Diese können unterschiedliche Bauformen haben und sind nicht notwendigerweise auf die Etikettenform einfacher Transponder beschränkt.

Neben den planaren bzw. radialen Spulen, bei denen eine induktive Übertragung durch Resonanzkopplung mit einer Gegenspule erfolgt, hat sich bei Transpondern besonders die kapazitive Übertragung mittels zweier Dipolantennen in einem Hochfrequenzfeld bewährt. Insbesondere die Verwendung von offenen Dipolen hat den Vorteil, daß die eigentliche Dipolantenne als Endloshalbprodukt hergestellt werden kann, das lediglich noch auf die gewünschten Bemaßungen geschnitten werden muß. Bei diesen Bauformen sitzt der IC in der Antennenmitte und kontaktiert über zwei Anschlüsse jeweils einen Pol der Dipolantenne, die als endloslanger Faden oder Streifen ausgeführt ist. Unter dem IC wird die Dipolantennne unterbrochen, um die beiden Dipole bilden zu können.

Wird in einem von außen angelegten elektrischen Feld eine elektrische Spannung kapazitiv übertragen, so kann ein elektrischer Strom durch den IC oder einen sonstigen Schaltkreis fließen und dieser kann seine Tätigkeit aufnehmen, beispielsweise in einem ROM oder RAM gespeicherte Informationen senden, so daß diese von einer Empfangseinheit empfangen und ausgewertet werden können. Vorzugsweise erfolgt die Energie- und Datenübertragung im Wechselspannungsfeld bei solchen Frequenzen, die als offene Industriebandbreite, d. h. ohne Genehmigung, verwendet werden dürfen.

Ist die Feldstärke, die auf den Transponder einwirkt, zu hoch, kann der IC allerdings Schaden nehmen. Für eine solche Überspannung können sowohl magnetische als auch elektrische Felder verantwortlich sein. Eine Spannung von einigen hundert bis zu mehreren Kilo-Volt kann eine solche Zerstörung des IC bewirken. Die für eine Zerstörung notwendigen Feldstärken können beispielsweise durch Blitze oder elektrostatische Entladungen erreicht werden. Besonders problematisch ist jedoch die absichtliche Zerstörung eines ICs durch das Anlegen eines starken Feldes. Eine Zerstörung des ICs verhindert den Zugriff auf in ihm gespeicherten Informationen. Bei vielen Anwendungen von Transpondern sind die Daten jedoch von hoher Relevanz oder ihre Wiederherstellung mit hohem Aufwand verbunden. Den bisher auf dem Markt befindlichen Transpondern sind deshalb bislang eine Reihe von Anwendungsgebieten verschlossen geblieben. Es besteht daher ein Bedarf an einem Transponder, dessen Dipolantenne überspannungssicher ausgelegt ist, so daß es nicht zu einer Zerstörung des ICs oder eines anderen, mit der Dipolantenne verbundenen Schaltkreises in starken Feldern kommen kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Bereitstellung eines Überspannungsschutzes gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1, der Verwendungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 13 und 14, dem Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzes gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 15 und 16 und dem Transponder gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 24. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Details und Aspekt der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.

Die Erfindung ist gerichtet auf eine Überspannungsschutzanordnung, aufweisend eine Dipolantenne, deren beide Pole mit Anschlüssen eines elektrischen Schaltkreises verbunden sein können oder verbunden sind; und einen Überspannungsschutz mit zwei Anschlüssen, mit denen die beiden Pole der Dipolantenne so verbunden sind, daß Überspannungsschutz und Schaltkreis parallel geschaltet sind; wobei der Überspannungsschutz bei Überschreiten einer vorgegebenen Spannung stromführend ist und dadurch die beiden Pole der Dipolantenne kurzgeschlossen sind.

Der Überspannungsschutz bildet somit einen zusätzlichen elektrischen Pfad zwischen den beiden voneinander getrennten Anschlüssen der beiden Pole der Dipolantenne, der bei Hochspannung einen niederohmigen Durchgang bildet.

Die zur Verwendung mit der Erfindung in Frage kommenden elektrischen Schaltungen können alle für den gewünschten Einsatzzweck der Energieumwandlung und/oder Informationsübertragung resp. Informationsausstrahlung geeignete Schaltungen sein. Die Schaltungen können neben der Verarbeitungselektronik auch einen Speicherbereich zum Abspeichern von Informationen ausweisen, die durch die externe Aktivierung der Schaltung mittels Feld modifiziert, aktualisiert oder/und ausgegeben werden können. Der Funktionalität der zur Verwendung mit der Erfindung geeigneten Schaltkreise unterliegt keinen Einschränkungen und hängt vom geplanten Verwendungszweck der Gesamtanordnung ab.

Da ein wichtiges Anwendungsgebiet von gattungsgemäßen Transpondern die Identifikation von Objekten ist und daher die Transponder häufig als Etiketten auf die zu identifizierenden Objekte aufgeklebt oder in sonstiger Weise an ihnen befestigt werden, ist insbesondere die Verwendung von flachen ICs, hergestellt beispielsweise durch Rückschleifen der Rückseiten von ICs, eine Hauptgruppe der verwendeten Schaltkreise.

Wie dem Fachmann geläufig ist, muß jede Dipolantenne zwei Pole aufweisen. Diese können vorzugsweise an den Endbereichen der sie bildenden Strukturen über elektrische Anschlüsse abgegriffen werden, die mit einem Schaltkreis verbunden sein können.

Dipolantennen können entweder offen, d. h. aus zwei voneinander getrennten Teilantennen, oder geschlossen, d. h. im wesentlichen ringförmig, ausgebildet sein. Die vorliegende Erfindung ist bei beiden Arten von Dipolantennnen einsetzbar, es wird jedoch bevorzugt ein offener Dipol verwendet werden.

Die Ausgestaltung geeigneter Dipolantennen ist dem Fachmann geläufig. So können Antennen aus Drähten, Rohren oder Stangen verwendet werden. Besonders bei kostensensitiven Anwendungen wie Etiketten zur Warenkennzeichnung ö. ä. wird es allerdings bevorzugt werden, daß die Dipolantenne als Leiterbahn auf einem Träger ausgebildet ist. Alternativ kann auch ein Metallfaden verwendet werden, der beispielsweise wiederum auf einen geeigneten Träger aufgeklebt oder in anderer Weise befestigt werden kann.

Der Träger kann jedes beliebige Material sein, das zur Verbindung mit der Dipolantenne in der Lage ist. Es ist sogar möglich, die Dipolantenne direkt auf ein Objekt aufzubringen, beispielsweise auf ein durch den anzubringenden IC identifiziertes Produkt oder auf eine, den IC tragende Chipkarte. Es wird beispielsweise bevorzugt, daß der Träger ausgewählt ist aus einer Platine, einer Kunststoffolie, einem Keramikträger und Papier. Die Platine kann hierbei z. B. eine handelsübliche Platine zur Verwendung in elektronischen Anwendungen sein, die Folie kann der Untergrund eines Etiketts sein, das mittels eines Adhesivs auf ein zu kennzeichnendes Objekt aufgeklebt wird, der Keramikträger kann bei höheren Anforderungen an die Umweltresistenz verwendet werden, und Papier kann beispielsweise in Form von Geldscheinen verwendet werden, die eine zusätzliche Identifikation durch einen Transponder erhalten sollen. Besteht der Träger aus einem Kunststoff, kann beispielsweise Polyester verwendet werden.

Die Dipolantenne kann alle im Stand der Technik bekannten Formen aufweisen. Vorzugsweise wird die Dipolantenne aus zwei Streifen bestehen, da diese besonders leicht aus endlosen Bändern herzustellen sind bzw. in anderer Weise einfach auf dem Träger ausgebildet werden können.

Alternativ kann die Dipolantenne aus zwei Fäden bestehen, d. h. länglichen Polen, mit einem geringen Durchmesser, deren Breite im wesentlichen ihrer Höhe entspricht, und die keinen ausgeprägten Höhen-/Breitenunterschied aufweisen, wie dies bei Streifen der Fall ist.

Die Pole der Dipolantenne können aus für solche Pole üblichen Materialien gefertigt sein. Insbesondere wird es bevorzugt, daß die Pole aus einem Material gefertigt sind, daß sich mittels üblicher Verfahren auf dem Untergrund abscheiden läßt, beipielsweise durch Elektrophorese oder Kathodenstrahlzerstäubung (Sputtering). Solche Materialien sind in Massenfertigungsprozessen durch die dabei möglichen Verfahren kostengünstig in ihrer Anwendung. An Materialien zur Verwendung als Dipolantenne kommen beispielsweise Metalle wie Kupfer, Silber, Gold oder Aluminium oder Metalloxide wie InZnO in Frage, bevorzugterweise jedenfalls Materialien, die einem Beschichtungverfahren zugänglich sind.

Es ist weiterhin bevorzugt, daß die Dipolantenne linear ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung, insbesondere bei der Verwendung von streifen- oder fadenförmigen Dipolen. Unter linear ist im Sinne der vorliegenden Erfindung ein linearer Verlauf der Dipole längs der Oberfläche eines eventuell verwendeten Trägermaterials zu verstehen. Das Trägermaterial selbst kann selbstverständlich gebogen sein bzw. durch eine ihm immanente Flexibilität, wie bei Folie oder Papier, biegsam sein.

Der zum elektronischen Schaltkreis bzw. dem Verbraucher parallel geschaltete Überspannungsschutz, der bei der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung zur Anwendung kommen kann, kann jeglicher bekannter Überspannungsschutz sein. Beispielsweise kann der Überspannungsschutz durch eine entsprechende Schutzschaltung realisiert sein. Diese kann auch ein Teil des zur Verwendung mit der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung vorgesehenen elektrischen Schaltkreises sein. Vorzugsweise ist jedoch der Überspannungsschutz ein Varistor (VDR, voltage dependent resistor), d. h. ein Widerstandselement, dessen Ohmscher Widerstand sich mit der an ihn angelegten Spannung verändert. Bei Varistoren gibt es eine sogenannte Ansprechspannung, oberhalb derer der Varistor praktisch sofort seinen Widerstand verliert und stromleitfähig wird, und unterhalb derer der Widerstand so hoch sein kann, daß kein Stromfluß durch ihn hindurch möglich ist.

Der Varistor sollte so ausgelegt sein, daß er keinen Stromfluß bei Spannungen erlaubt, die für den Betrieb der an der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung angeschlossenen elektronischen Schaltung geeignet ist, jedoch die beiden Pole bei einer Spannung kurzschließt, die geringer ist als eine Spannung, bei der die elektronische Schaltung beschädigt werden könnte. Übliche elektronische Schaltungen, speziell bei Chipkarten oder bei Etiketten, müssen aufgrund der begrenzten, zur Verfügung stehenden Energiemenge, mit geringen Spannungen betrieben werden können, die teilweise bei 1 V oder weniger liegen können und die typischerweise nicht mehr als 5 V betragen. Übliche elektronische Schaltungen arbeiten bei Spannungen von bis zu 12 V. Dementsprechend muß das Ansprechverhalten des verwendeten Resistors an die Arbeitsspannung der Schaltung angepasst sein und bei Werten von über 1 V, über 3 V, 5 V oder über 12 V, oder geeigneten anderen Werten, stromleitend werden.

Varistoren können aus verschiedenen Materialien hergestellt sein. Ein für Varistoren übliches Material ist ZnO, das die gewünschten Eigenschaften der Stromleitfähigkeit oberhalb der Ansprechspannung zeigt. Wenn der verwendete Varistor jedoch nicht als separates Bauelement, sondern durch Beschichten des Trägers bzw. der Pole der Dipolantenne bereitgestellt werden soll, bietet es sich an, ein Material zu verwenden, dessen Eigenschaften eine Abscheidung auf einem Untergrund erlauben. Ein solches Material kann beispielsweise SiC sein, welches bei entsprechender Dotierung ebenfalls Varistor-Eigenschaften zeigt.

Der erfindungsgemäß verwendete Varistor kann aus den genannten Materialien oder ähnlich geeigneten bestehen oder diese zumindest als einen Bestandteil aufweisen bzw. enthalten.

Wie bereits erwähnt, kann die Erfindung dadurch gekennzeichnet sein, daß der Varistor schichtförmig ausgebildet ist. Insbesondere bei flachen Bauformen der Transponder, in denen die Erfindung Verwendung finden soll, muß darauf geachtet werden, daß keines der verwendeten Elemente eine Maximaldicke überschreitet, welche die Eignung des Transponders als Etikett o. ä. einschränken würde. Daher werden in dieser bevorzugten Ausführungsform flache Varistoren verwendet, die beispielsweise durch Abscheiden einer Schicht des geeigneten Materials auf den Untergrund, beispielsweise den Träger und die Enden der Pole, gebildet werden.

Die Abscheidung des Varistormaterials kann durch übliche Maßnahmen erfolgen, z. B. durch ein Sputter-Verfahren. Durch die unmittelbare Abscheidung auf dem Untergrund kann die Form des Varistors optimal den räumlichen Gegebenheiten der Dipole, des Untergrunds und der an der Überspannungsschutzanordnung anzubringenden elektronischen Schaltkreis angepasst werden.

Diese Ausbildung des Varistors ermöglicht beispielsweise auch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Dipolantenne als zwei Leiterbahnen auf einer Platine ausgebildet ist, die voneinander durch eine Lücke getrennt sind, wobei die Lücke vom Varistor ausgefüllt ist. Der Varistor kann hierbei unmittelbar in Kontakt mit den beiden Polen der Dipolantenne treten und dadurch einen elektrischen Kontakt sicherstellen, durch den im Falle eines Überschreitens seiner Ansprechspannung überschüssige Energie ohne Gefährdung der elektronischen Schaltung abgeleitet werden kann.

In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Varistor auch an einem IC angebracht sein. Der Varistor kann dann als Beschichtung auf die Seite des integrierten Schaltkreises, welche die Anschlüsse aufweist, aufgebracht sein. Diese einfache Anordnung bedeutet eine weitere Vereinfachung der Herstellung. Die Uberspannungsschutzanordnung entsteht dann erst unmittelbar beim Zusammensetzen der Dipolantennne und des zu schützenden integrierten Schaltkreises.

Wenn die Kontaktierung zwischen dem Varistorelement und den beiden Polen nicht hinreichend sichergestellt werden kann, kann es zudem bevorzugt sein, daß die Leiterbahnen und der schichtförmige Varistor mittels zusätzlicher Kontakte miteinander verbunden sind, die über den Leiterbahnen und dem Varistor angeordnet sind.

Die Leiterbahnen können aus dem Stand der Technik übliche Leiterbahnen sein. Diese haben eine typische Schichtdicke von 0,1 bis 1 Mikrometer, können jedoch auch andere, für den jeweiligen Verwendungszweck geeignete Dicken aufweisen.

Die Erfindung ist weiterhin gerichtet auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung zur Energieversorgung eines damit verbundenen Schaltkreises durch kapazitive Spannungsübertragung auf den Dipol. Die beiden Pole der zur erfindungsgemäßen Uberspannungsschutzanordnung gehörenden Dipolantenne können hierbei, wie oben eingehend dargestellt, eine von außen eingekoppelte Feldstärke in elektrische Energie umwandeln, welche in der Lage ist, eine angeschlossene elektronische Schaltung mit Spannung zu versorgen.

Die Erfindung ist in einem weiteren Aspekt gerichtet auf die Verwendung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung zur Datenübertragung zu und/oder von einem damit verbundenen Schaltkreis durch kapazitive Datenübertragung auf den Dipol. Bei Transponder-Etiketten ist der übliche Weg derjenige der Datenübertragung vom Transponder zu einem Empfänger. Es ist jedoch genauso möglich, das extern angelegte Feld so zu modulieren, daß neben der Energieversorgung auch eine Datenübertragung zum Transponder hin möglich ist, beispielsweise um diesen umzuprogrammieren, mit neuen Daten zu versehen oder ihm Informationen über äußere Umstände zukommen zu lassen, deren Bearbeitung oder Umsetzung in interne Daten die elektronische Schaltung durchführen kann.

Um in einfacher Weise erfindungsgemäße Überspannungsschutzanordnungen herstellen zu können, werden weiterhin Verfahren zu deren Herstellung bereitgestellt. Für die Vorteile und Aspekte dieser Verfahren wird auch auf das oben Gesagte inhaltlich Bezug genommen und verwiesen.

In einem weiteren Aspekt ist die Erfindung daher gerichtet auf ein Verfahren zur Herstellung einer Überspannungsschutzanordnung mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Trägers;
Aufbringen zweier Leiterbahnen auf den Träger, so daß zwischen zwei benachbarten Enden der Leiterbahnen eine Lücke verbleibt; und
Aufbringen einer Schicht aus Varistormaterial zumindest in die Lücke, so daß das Varistormaterial die benachbarten Enden beider Leiterbahnen kontaktiert.

Bei diesem Verfahren wird der Träger also sowohl mit den Leiterbahnen, welche die Pole der Dipolantenne bilden sollen, als auch mit dem Varistormaterial beschichtet. In einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäße Verfahrens zur Herstellung einer Überspannungsschutzanordnung weist diese folgenden Schritte auf:
Bereitstellen eines Trägers;
Aufbringen zweier Leiterbahnen auf den Träger, so daß zwischen zwei benachbarten Enden der Leiterbahnen eine Lücke verbleibt;
Bereitstellen eines integrierten Schaltkreises mit zwei Anschlüssen an der Unterseite zur Kontaktierung der Leiterbahnen;
Aufbringen einer Schicht eines Varistormaterials auf der Unterseite des integrierten Schaltkreises zwischen den Anschlüssen; und
Aufbringen des beschichteten integrierten Schaltkreises mit den Anschlüssen auf die Leiterbahnen, so daß das Varistormaterial die benachbarten Enden beider Leiterbahnen kontaktiert und die Lücke zwischen ihnen überbrückt.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden also Leiterbahnen und Varistor auf unterschiedlichen Untergründen abgeschieden, die Leiterbahnen wiederum auf dem Träger, der Varistor hingegegen auf dem zu schützenden IC selbst. Dieses Verfahren führt dadurch zur oben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform mit dem Varistor am IC. Der IC wird dadurch quasi zu einem Teil der Überspannungsschutzanordnung.

Die erfindungsgemäßen Verfahren ermöglichen eine rationelle und kostengünstige Fertigung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung, da bei den Beschichtungen auf Standardverfahren zurückgegriffen werden kann.

Vorzugsweise enthält das Varistormaterial ZnO oder dotiertes SiC oder besteht aus ZnO oder dotiertem SiC.

Das Varistormaterial kann mittels einer Kathodenzerstäubung aufgebracht werden, genau wie die Leiterbahnen. Auch andere Aufbringungsverfahren sind jedoch denkbar, wie etwa Kataphoreseabscheidung bei den Leiterbahnen oder Aufkleben vorgefertigter Komponenten.

Der Träger ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Platine, einer Kunststoffolie, einem Keramikträger und Papier.

Die Leiterbahnen können aus Streifen bestehen oder fadenförmig sein. Vorzugsweise sind die Leiterbahnen linear ausgebildet, da sie auf diese Weise in einem Endlosverfahren problemlos hergestellt werden können.

Schließlich ist die Erfindung auch noch gerichtet auf einen neuartigen Transponder mit einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung oder hergestellt nach mit einem der erfindungsgemäßen Verfahren; und einem elektronischen Schaltkreis, der aus der Dipolantenne mit Energie versorgt werden kann, der zur Datenübertragung von und/oder zu einer externen Stelle geeignet ist, und der zur Speicherung von Informationen geeignet ist.

Im folgenden soll eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, wobei auf die Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen folgendes dargestellt ist:

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen oder erfindungsgemäß hergestellten Überspannungsschutzanordnung in Aufsicht; und

Fig. 2 zeigt die Ausführungsform der Figur in Seitenansicht.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzanordnung in Seitenansicht, bei der eine Schicht Varistormaterial auf dem IC abgelagert oder anders angebracht ist.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Überspannungsschutzanordnung 1 mit einem bereits an dieser montieren elektronischen Schaltkreis, beispielsweise einem IC 2. Die beiden Pole der Dipolantenne sind dabei als Leiterbahnen 3 und 4 ausgeführt, zwischen denen eine Lücke verbleibt, die mit dem Varistor 5 ausgefüllt ist, so daß dieser Varistor 5 zumindest mit den Enden der beiden Leiterbahnen in Kontakt kommt.

Die spaltförmige Lücke zwischen den beiden Leiterbahnen 3, 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel vollständig vom Varistormaterial ausgefüllt, so daß dieses in Kontakt mit den beiden Leiterbahnen kommt, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Es ist jedoch auch möglich, den Varistor so anzuordnen, daß er die beiden Leiterbahnen auf ihrer Oberseite überlappt, um eine bessere Verbindung herzustellen. Der Varistor kann auch so in die Lücke eingepasst werden, daß kein direkter Kontakt zwischen dem Varistor und den Enden der Pole erfolgen kann. In diesem Fall wird der Kontakt durch zusätzliche Kontaktelemente zwischen den Leiterbahnen und dem Varistor hergestellt.

Die Leiterbahnen 3, 4 sind auf einem Träger 6 angeordnet, der eine Stabilisierung der dünnen Bahnen und des Varistormaterials ermöglicht.

Der IC 2 oder ein sonstiger elektronischer Schaltkreis ist in Fig. 2 mittels spezieller Anschlüsse 7, 8 mit den beiden Leiterbahnen verbunden.

Fig. 3 stellt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Eine Schicht 5 des Varistormaterials ist hier unmittelbar auf die Unterseite des IC 2 aufgebracht, beispielsweise durch Sputtern des Materials. Im gezeigten Beispiel bedeckt die Schicht 5 die gesamte Unterseite des IC 2. Die Kontakte 7, 8 zur Verbindung des Schaltkreises mit den Polen 3, 4 erfolgt mithin durch die Schicht 5 hindurch. Aufgrund der geringen Dicke der Schicht 5 im Vergleich zu ihrer Länge zwischen den beiden Kontakten 7, 8 ensteht ein, wenn auch hochohmiger Stromdurchgang zwischen den Polen und dem IC 2. In Querrichtung hingegen ist bei Nichtüberschreiten der Ansprechspannung des Varistors kein Stromfluß möglich, da der Widerstand zu hoch ist. Alternativ zu dieser Ausführungsform können natürlich auch Bereiche der Unterseite des IC von einer Schicht 5 freibleiben, an denen eine Kontaktierung von Polen und IC ohne zwischenliegende Varistorschicht möglich ist.

Die Erfindung stellt eine Überspannungsschutzanordnung zur Verfügung, die das Problem von Überspannungen bei kontaktloser Energie- oder Datenübertragung auf einen Schaltkreis zuverlässig vermeidet und die darüber hinaus bei Verwendung von flachen Schichtaufbauten von Dipolantenne und Überspannungsschutz einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Für die solcherart geschützten Schaltungen, speziell bei Verwendung von extrem flachen ICs, ergeben sich eine Reihe von Anwendungen, auch sicherheitskritischer Natur, die mit bisherigen Transpondern nicht realisierbar waren.

So können die erfindungsgemäßen Transponder in Identifikationsdokumente wie Personalausweise, Reisepässe und Führerscheine eingebaut werden, wo sie eine fälschungssichere Identifikation der Dokumentnummer und ggfs. weiterer personenbezogener Daten wie persönlicher Daten oder eines Photos erlauben, die zusätzlich auf dem Transponder gespeichert werden können. Aufgrund der kontaktlosen Datenübertragung ist es dabei sogar möglich, auf eine Einzelüberprüfung von Personen, beispielsweise an Grenzübergängen, zu verzichten, und statt dessen "Datenschleusen" einzurichten, welche passiert werden müssen und von denen die Transponder aktiviert werden, um die auf ihnen gespeicherten Daten an die Datenschleusen weiterzugeben.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit ist die Injektion von Transpondern in Tiere, die damit identifiziert werden können.

Produkte lassen sich individuell kennzeichnen und inklusive solcher Daten wie Produktions- oder Verfallsdatum leicht in Geschäften oder Lagern verwalten. Beispielsweise könnte es im Lebensmittelhandel möglich sein, durch "Abscannen" der Regale mit einem Erfassungsgerät kontaktfrei und schnell Lebensmittel aufzufinden, deren Verfallsdatum überschritten ist.

Die Lagerhaltung und Inventur könnte vereinfacht werden, da nach Aktivierung aller Transponder in der Umgebung eines geeigneten Empfangsgeräts die Transponder individuell und unterscheidbar ihre Daten melden. Eine Inventurzählung wäre somit durch einfaches Abscannen ganzer Regale möglich.

Die erfindungsgemäßen Transponder könnten weiterhin als Aufkleber auf Pakten oder Koffern Verwendung finden, wo sie zur Steuerung des Transports und der Kontrolle der korrekten Zustellung, beispielsweise durch Paketdienste oder bei Fluggesellschaften, Verwendung finden können.

Ohne den Einsatz des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzes sind diese sicherheitsrelevanten Anwendungen nicht denkbar bzw. nur mit einer hohen Fehlerquote erreichbar. Natürlich sind die erfindungsgemäßen Transponder auch bei allen bereits vorbekannten Anwendungen verwendbar.

Claims

1. Überspannungsschutzanordnung (1), aufweisend
einer Dipolantenne, deren beide Pole (3, 4) mit Anschlüssen (7, 8) eines elektrischen Schaltkreises (2) verbunden sein können oder verbunden sind und
einen Überspannungsschutz (5) mit zwei Anschlüssen, mit denen die beiden Pole der Dipolantenne so verbunden sind, daß Überspannungsschutz und Schaltkreis parallel geschaltet sind;
wobei der Überspannungsschutz (5) bei Überschreiten einer vorgegebenen Spannung stromführend ist und dadurch die beiden Pole (3, 4) der Dipolantenne kurzgeschlossen sind.

2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolantenne ein offener Dipol ist.

3. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolantenne als Leiterbahn (3, 4) auf einem Träger (6) ausgebildet ist.

4. Anordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (6) ausgewählt ist aus einer Platine, einer Kunststoffolie, einem Keramikträger und Papier.

5. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolantenne aus zwei Streifen (3, 4) besteht.

6. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolantenne aus zwei Fäden besteht.

7. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolantenne linear ausgebildet ist.

8. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungsschutz (5) ein Varistor ist.

9. Anordnung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Varistor aus einem Material besteht, welches SiC oder ZnO aufweist.

10. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Varistor schichtförmig ausgebildet ist.

11. Anordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipolantenne als zwei Leiterbahnen (3, 4) auf einem Träger ausgebildet ist, die voneinander durch eine Lücke getrennt sind, wobei die Lücke vom Varistor (5) ausgefüllt ist.

12. Anordnung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Varistor als Beschichtung auf die Seite des integrierten Schaltkreises (2), welche die Anschlüsse (7, 8) aufweist, aufgebracht ist.

13. Anordnung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (3, 4) und der Varistor (5) mittels zusätzlicher Kontakte miteinander verbunden sind, die über den Leiterbahnen (3, 4) und dem Varistor (5) angeordnet sind.

14. Verwendung der Überspannungsschutzanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Energieversorgung eines damit verbundenen Schaltkreises durch kapazitive Spannungsübertragung auf den Dipol.

15. Verwendung der Überspannungsschutzanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Datenübertragung zu und/oder von einem damit verbundenen Schaltkreis durch kapazitive Datenübertragung auf den Dipol.

16. Verfahren zur Herstellung einer Überspannungsschutzanordnung (1) mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Trägers (6);
Aufbringen zweier Leiterbahnen (3, 4) auf den Träger (6), so daß zwischen zwei benachbarten Enden der Leiterbahnen (3, 4) eine Lücke verbleibt; und
Aufbringen einer Schicht aus Varistormaterial (5) zumindest in die Lücke, so daß das Varistormaterial (5) die benachbarten Enden beider Leiterbahnen (3, 4) kontaktiert.

17. Verfahren zur Herstellung einer Überspannungsschutzanordnung (1) mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines Trägers (6);
Aufbringen zweier Leiterbahnen (3, 4) auf den Träger (6), so daß zwischen zwei benachbarten Enden der Leiterbahnen (3, 4) eine Lücke verbleibt;
Bereitstellen eines integrierten Schaltkreises (2) mit zwei Anschlüssen an der Unterseite zur Kontaktierung der Leiterbahnen (3, 4);
Aufbringen einer Schicht eines Varistormaterials auf der Unterseite des integrierten Schaltkreises (2) zwischen den Anschlüssen; und
Aufbringen des beschichteten integrierten Schaltkreises (2) mit den Anschlüssen auf die Leiterbahnen (3, 4), so daß das Varistormaterial die benachbarten Enden beider Leiterbahnen kontaktiert und die Lücke zwischen ihnen überbrückt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Varistormaterial ZnO oder dotiertes SiC enthält oder aus ZnO oder dotiertem SiC besteht.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Varistormaterial mittels einer Kathodenzerstäubung aufgebracht wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (6) ausgewählt ist aus einer Platine, einer Kunststoffolie, einem Keramikträger und Papier.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (3, 4) aus Streifen bestehen.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen fadenförmig sind.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (3, 4) linear ausgebildet sind.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (3, 4) mittels einer Kathodenzerstäubung aufgebracht werden.

25. Transponder mit
einer Überspannungsschutzanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder hergestellt nach einem der Ansprüche 16 bis 24; und
einem elektronischen Schaltkreis (2), der aus der Dipolantenne mit Energie versorgt werden kann und der zur Datenübertragung von und/oder zu einer externen Stelle geeignet ist, und der zur Speicherung von Informationen geeignet ist.