[go: up one dir, main page]

RU2286600C1 - Electronic module for non-contact identification - Google Patents

Electronic module for non-contact identification Download PDF

Info

Publication number
RU2286600C1
RU2286600C1 RU2005115040/09A RU2005115040A RU2286600C1 RU 2286600 C1 RU2286600 C1 RU 2286600C1 RU 2005115040/09 A RU2005115040/09 A RU 2005115040/09A RU 2005115040 A RU2005115040 A RU 2005115040A RU 2286600 C1 RU2286600 C1 RU 2286600C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
mounting
module
antenna
coil
Prior art date
Application number
RU2005115040/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Грушевский (RU)
Александр Михайлович Грушевский
Николай Иванович Плис (RU)
Николай Иванович Плис
Сергей Николаевич Семенин (RU)
Сергей Николаевич Семенин
Владимир Тарасович Балабанов (RU)
Владимир Тарасович Балабанов
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный институт электронной техники (технический университет)
Priority to RU2005115040/09A priority Critical patent/RU2286600C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2286600C1 publication Critical patent/RU2286600C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Credit Cards Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: technology for identification of individuals, stationary or moveable objects, products and analogical items, namely, portable electronic means like label or mark, making it possible to detect and recognize an object, to which such a mark is attached.
SUBSTANCE: electronic module contains bodiless integration circuit, inductance coil and capacitor, forming an antenna, and mounting board, made of polyimide ribbon with one-sided metallization, on which using thin-film photo-lithography methods flat coil is formed with mounting clamps and flexible leaf, connected to mounting clamp, bend of leaf is made with bending radius not less than thickness of commutation conductor.
EFFECT: planarization of module, decreased dimensions and decreased laboriousness of manufacture, expanded range of working temperatures and, therefore, expanded area of application of device, including radiation resistance.
2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области идентификации личности, стационарных или подвижных объектов, изделий и аналогичных предметов, а именно к портативным электронным средствам типа ярлыка или метки, позволяющим обнаружить и опознать объект, к которому прикреплена такая метка. Модуль может использоваться для опознавания и разрешения доступа людей в определенные помещения, на рабочие участки или к терминалам систем связи и информации, поиска и распознавания животных, маркировки биологических образцов, химреактивов и медицинских инструментов, в автоматизированных охранных системах, системах электронных платежей и других системах.The present invention relates to the field of identification of persons, stationary or moving objects, products and similar objects, namely, portable electronic means such as a label or tag, which allows to detect and identify the object to which such a tag is attached. The module can be used to identify and allow people to access certain rooms, workplaces or to terminals of communication and information systems, search and recognition of animals, marking biological samples, chemicals and medical instruments, in automated security systems, electronic payment systems and other systems.

Известна конструкция идентификационного устройства, содержащего бескорпусную интегральную схему, катушку индуктивности и конденсатор, образующие антенну, и монтажную плату, выполненную из полиимидной ленты с односторонней металлизацией, на которой в продольном направлении методами тонкопленочной фотолитографии сформированы две коммутационные электропроводящие дорожки, а лента сложена в несколько раз с радиусом перегиба не менее толщины коммутационных проводников и склеена между сложенными параллельными участками клеем при толщине клеевого шва не менее толщины проводников коммутационных дорожек [1]. Недостатком предложенного технического решения является невозможность использования устройства в планарных конструкциях, что не обеспечивает микроминиатюризацию.A known design of an identification device containing a frameless integrated circuit, an inductor and a capacitor forming an antenna, and a mounting plate made of polyimide tape with one-side metallization, on which two electrically conductive patch tracks are formed in the longitudinal direction by thin-film photolithography, and the tape is folded several times with a bend radius of not less than the thickness of the switching conductors and glued between folded parallel sections with glue when thickness not a glue joint not less than the thickness of the conductors of the switching tracks [1]. The disadvantage of the proposed technical solution is the impossibility of using the device in planar structures, which does not provide microminiaturization.

Известна конструкция высокочастотного идентификационного устройства, смонтированного на гибкой плате. Модуль, передающий в ответ на запрос системы опроса сигнал с идентификационной информацией, содержит гибкую плату с размещенной на ней ИС кодера для записи идентификационной информации, антенну и генератор, передающий на антенну модулированный идентификационной информацией ВЧ-сигнал. Устройство может изготавливаться путем создания на гибкой подложке, например, полиэтиленовой, печатной схемы проводников с использованием электропроводных чернил на основе графита или серебра [2]. Устройство может быть выполнено в виде браслета и служить для прохода в охраняемые помещения. Недостатком такого устройства являются достаточно большие габариты и необходимость использования внутреннего источника питания для обеспечения связи, так как в противном случае дальность уверенной связи между системой опроса и устройством резко снижается.A known design of a high-frequency identification device mounted on a flexible board. The module, which transmits a signal with identification information in response to a request from the polling system, contains a flexible card with an encoder IC located on it for recording identification information, an antenna and a generator transmitting an RF signal modulated by identification information to the antenna. The device can be manufactured by creating on a flexible substrate, for example, a polyethylene, printed circuit conductors using conductive inks based on graphite or silver [2]. The device can be made in the form of a bracelet and can be used to access protected areas. The disadvantage of this device is the rather large dimensions and the need to use an internal power source to provide communication, since otherwise the range of reliable communication between the polling system and the device is sharply reduced.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому модулю, принятым за прототип, является электронный бесконтактный модуль, предназначенный для встраивания в идентификационные карты или этикетки. Электронный модуль содержит подложку для монтажа электронной микросхемы, которая выполнена с возможностью подсоединения к антенне для обеспечения бесконтактной работы модуля, антенна полностью расположена на модуле и содержит витки, выполненные на плоскости подложки, а микросхема и антенна расположены на двух противоположных сторонах подложки модуля, контактные клеммы антенны подсоединяются к выводам микросхемы посредством соединительных проводов, проведенных через каналы, проделанные в основании [3]. Недостатком предложенного технического решения является невозможность использования модуля в планарных конструкциях, требует наличия дополнительных соединительных проводов для обеспечения коммутации кристалла ИС с антенной размещенных на противоположных сторонах подложки, тем самым усложняя конструкцию, увеличивая трудоемкость изготовления и снижая надежность модуля. Кроме того, использование проводов для коммутации микросхемы с антенной исключает применение алюминия в качестве материала катушки индуктивности, тем самым значительно снижается радиационная стойкость модуля и, как следствие, область применения таких устройств.The closest in technical essence to the proposed module, adopted as a prototype, is an electronic proximity module designed to be embedded in identification cards or labels. The electronic module contains a substrate for mounting an electronic microcircuit, which is configured to be connected to the antenna to ensure contactless operation of the module, the antenna is completely located on the module and contains turns made on the plane of the substrate, and the microcircuit and antenna are located on two opposite sides of the module substrate, contact terminals antennas are connected to the terminals of the microcircuit by means of connecting wires drawn through the channels made in the base [3]. The disadvantage of the proposed technical solution is the impossibility of using the module in planar structures, it requires the presence of additional connecting wires to ensure switching of the IC chip with the antenna located on opposite sides of the substrate, thereby complicating the design, increasing the complexity of manufacturing and reducing the reliability of the module. In addition, the use of wires for switching the microcircuit with the antenna eliminates the use of aluminum as the material of the inductor, thereby significantly reducing the radiation resistance of the module and, as a result, the field of application of such devices.

Цель изобретения - создание планарного электронного модуля бесконтактной идентификации, за счет чего обеспечивается микроминиатюризация модуля - минимизация массогабаритных показателей и обеспечивается автоматизация сборки модуля и, как следствие, повышение надежности и снижение трудоемкости.The purpose of the invention is the creation of a planar electronic module of contactless identification, which ensures microminiaturization of the module — minimization of overall dimensions and automation of assembly of the module and, as a result, increased reliability and reduced labor intensity.

В основу изобретения положена задача создания планарной конструкции бесконтактного идентификационного модуля, лишенного указанных недостатков и позволяющего значительно расширить область применения подобных устройств. Устройство не должно содержать внутренних источников питания, работать в широком диапазоне температур, иметь малые массогабаритные показатели, воспроизводимые с высокой точностью параметры, обладать низкой себестоимостью, обусловленной возможностью производства модуля на базе автоматизированного оборудования. Электронный модуль содержит бескорпусную интегральную схему, катушку индуктивности и конденсатор, образующие антенну, и монтажную плату, выполненную из полимерной ленты с односторонней металлизацией, на которой методами тонкопленочной фотолитографии сформированы плоская катушка с монтажными выводами и гибкий лепесток, соединенный с монтажным выводом, загиб лепестка выполняется с радиусом перегиба не менее толщины коммутационного проводника.The basis of the invention is the creation of a planar design of a contactless identification module, devoid of these disadvantages and significantly expand the scope of application of such devices. The device should not contain internal power sources, operate in a wide temperature range, have small weight and size indicators, reproducible parameters with high accuracy, have a low cost, due to the possibility of manufacturing a module based on automated equipment. The electronic module contains a housing-free integrated circuit, an inductor and a capacitor forming an antenna, and a mounting plate made of a polymer tape with one-side metallization, on which a flat coil with mounting leads and a flexible lobe connected to the mounting lead are formed by thin-film photolithography, the petal is bent with a bend radius of not less than the thickness of the switching conductor.

На фиг.1 представлена конструкция электронного модуля бесконтактной идентификации до сборки, где 1 - монтажная подложка; 2 - витки катушки; 3 - внутренний вывод катушки; 4, 5 - монтажные выводы микросхемы; 6 - внешний вывод катушки; 7 - гибкий лепесток подложки.Figure 1 shows the design of the electronic module for contactless identification prior to assembly, where 1 is the mounting substrate; 2 - coil turns; 3 - internal output of the coil; 4, 5 - mounting conclusions of the microcircuit; 6 - external output of the coil; 7 - flexible petal of the substrate.

На фиг.2 изображен электронный модуль бесконтактной идентификации, где 8 - бескорпусная ИС.Figure 2 shows the electronic module of contactless identification, where 8 is a frameless IC.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в модуле идентификации, содержащем бескорпусную интегральную микросхему 8 для записи и выдачи идентификационной информации, катушку индуктивности и конденсатор, образующие антенну для двунаправленной бесконтактной связи с системой опроса, и монтажную подложку 1, изготавливают из гибкой полимерной ленты с односторонней металлизацией. Применение полиимида с диапазоном термоустойчивости от температур жидкого азота до плюс 350°С в качестве гибкой ленты позволяет расширить диапазон рабочих температур модуля, а в сочетании с алюминиевой металлизацией обеспечивает радиационную стойкость модуля. Из слоя металлизации методами тонкопленочной фотолитографии формируют витки катушки 2. Внутренний вывод катушки 3 является одним из монтажных выводов микросхемы 4, второй монтажный вывод 5 является продолжением внешнего вывода катушки 6, который размещен на гибком лепестке подложки 7 и соединен с монтажным выводом через отверстия в подложке. Для исключения обрыва и отслаивания проводников радиус перегиба ленты не должен быть меньше толщины коммутационного слоя.The solution to this problem is achieved by the fact that in the identification module, which contains an open-circuit integrated circuit 8 for recording and issuing identification information, an inductor and a capacitor forming an antenna for bi-directional contactless communication with the interrogation system, and mounting substrate 1, are made of a flexible polymer tape with one-sided metallization. The use of polyimide with a temperature resistance range from liquid nitrogen temperatures to plus 350 ° C as a flexible tape allows you to expand the range of operating temperatures of the module, and in combination with aluminum metallization provides radiation resistance of the module. Coils 2 are formed from the metallization layer by thin-film photolithography methods. The internal output of the coil 3 is one of the mounting terminals of the microcircuit 4, the second mounting terminal 5 is a continuation of the external output of the coil 6, which is placed on the flexible lobe of the substrate 7 and connected to the mounting terminal through holes in the substrate . To exclude breakage and peeling of conductors, the radius of the bend of the tape should not be less than the thickness of the switching layer.

Конструкция и способ изготовления предлагаемого модуля могут быть проиллюстрированы на следующих примерах.The design and method of manufacturing the proposed module can be illustrated in the following examples.

Пример 1. Электронный модуль бесконтактной идентификации собран на гибкой монтажной подложке из полиимидной пленки толщиной 12 мкм, покрытой слоем алюминия толщиной 30 мкм. Токопроводящие коммутационные проводники витков катушки и лепестка сформированы с разрешением тонкопленочной фотолитографии. Длина проводников (количество витков катушки), а следовательно, и исходные размеры подложки, обеспечивают получение резонансной частоты 13,56 МГц при заданной емкости контура. Планаризация достигается путем монтажа микросхемы на подложку, с противоположной стороны которой расположены витки катушки. Соединение контактных клемм антенны с монтажными выводами микросхемы выполняется через каналы в подложке, проделанные путем химического травления полиимида. Монтаж осуществляется широко применяемым, автоматизированным и надежным в электронной промышленности методом ультразвуковой микросварки. Внутренний вывод катушки является одним из монтажных выводов микросхемы, второй монтажный вывод является продолжением внешнего вывода катушки, который размещен на гибком лепестке подложки и соединен с монтажным выводом через отверстия в подложке. Такая конструкция обеспечивает антенный контур, а загиб лепестка выполнен с радиусом перегиба 50 мкм и исключает обрыв и отслаивание проводника.Example 1. The electronic contactless identification module is assembled on a flexible mounting substrate of a 12 μm thick polyimide film coated with a 30 μm thick aluminum layer. The conductive switching conductors of the coil and lobe turns are formed with a resolution of thin-film photolithography. The length of the conductors (the number of turns of the coil), and therefore the initial dimensions of the substrate, provide a resonant frequency of 13.56 MHz for a given loop capacitance. Planarization is achieved by mounting the microcircuit on a substrate, on the opposite side of which are located the turns of the coil. The contact terminals of the antenna with the mounting terminals of the chip is carried out through channels in the substrate, made by chemical etching of polyimide. Installation is carried out by the widely used, automated and reliable method of ultrasonic microwelding in the electronic industry. The internal output of the coil is one of the mounting terminals of the microcircuit, the second mounting output is a continuation of the external output of the coil, which is placed on a flexible lobe of the substrate and connected to the mounting output through holes in the substrate. This design provides an antenna circuit, and the bend of the petal is made with a bend radius of 50 μm and eliminates the breakage and peeling of the conductor.

Пример 2. Аналогичным указанному в примере 1 способом собран модуль на гибкой монтажной подложке из тефлона толщиной 50 мкм, покрытого слоем меди толщиной 50 мкм. Монтаж осуществляется групповым методом термокомпрессии с использованием шариковых выводов, предварительно сформированных на микросхеме. Загиб лепестка выполнен с радиусом перегиба 100 мкм.Example 2. In a similar manner to that described in Example 1, a module was assembled on a flexible mounting substrate of 50 μm thick Teflon coated with a 50 μm thick copper layer. Installation is carried out by the group method of thermocompression using ball leads previously formed on the microcircuit. The bend of the petal is made with a bend radius of 100 μm.

Использование предлагаемой конструкции и способ изготовления электронного модуля бесконтактной идентификации по сравнению с прототипом обеспечивает планаризацию модуля, повышает радиационную стойкость, расширяет диапазон рабочих температур, позволяет использовать при его изготовлении групповые автоматизированные методы микроэлектронной технологии, что соответственно снижает трудоемкость. Благодаря этому расширяется область применения таких электронных модулей бесконтактной идентификации.Using the proposed design and a method of manufacturing an electronic contactless identification module in comparison with the prototype provides planarization of the module, increases radiation resistance, extends the range of operating temperatures, allows the use of group automated methods of microelectronic technology in its manufacture, which accordingly reduces the complexity. Thanks to this, the field of application of such electronic contactless identification modules is expanding.

Источники информацииInformation sources

1. Патент RU 2242798 С2, 7 G 06 К 19/077.1. Patent RU 2242798 C2, 7 G 06 K 19/077.

2. Патент WO 99/13441, МКИ G 08 В 13/187.2. Patent WO 99/13441, MKI G 08 V 13/187.

3. Патент RU 2194306 С2, 7 G 06 К 19/077, G 09 F 3/00, прототип.3. Patent RU 2194306 C2, 7 G 06 K 19/077, G 09 F 3/00, prototype.

Claims (1)

Электронный модуль бесконтактной идентификации, содержащий подложку для монтажа микросхемы, которая выполнена с возможностью подсоединения к антенне, полностью расположенной на подложке и содержащей витки катушки, выполненные на плоскости подложки, микросхема и антенна расположены на противоположных сторонах подложки, контактные клеммы антенны подсоединены к выводам микросхемы через каналы, проделанные в подложке, отличающийся тем, что внутренний вывод катушки является одним из монтажных выводов микросхемы, второй монтажный вывод является продолжением внешнего вывода катушки, который размещен на гибком лепестке подложки и соединен с монтажным выводом через отверстия в подложке, загиб лепестка выполнен с радиусом перегиба не менее толщины вывода.A non-contact identification electronic module containing a substrate for mounting a microcircuit, which is configured to connect to an antenna completely located on the substrate and containing coil coils made on the plane of the substrate, the microcircuit and antenna are located on opposite sides of the substrate, the antenna terminals are connected to the terminals of the microcircuit through channels made in the substrate, characterized in that the internal output of the coil is one of the mounting terminals of the chip, the second mounting terminal S THE continuation external output coil, which is disposed on the flexible substrate and connected to a petal mounting terminal through holes in a substrate, the bend tab configured bend radius not less than the output thickness.
RU2005115040/09A 2005-05-18 2005-05-18 Electronic module for non-contact identification RU2286600C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115040/09A RU2286600C1 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Electronic module for non-contact identification

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005115040/09A RU2286600C1 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Electronic module for non-contact identification

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2286600C1 true RU2286600C1 (en) 2006-10-27

Family

ID=37438751

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005115040/09A RU2286600C1 (en) 2005-05-18 2005-05-18 Electronic module for non-contact identification

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2286600C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471232C2 (en) * 2007-09-14 2012-12-27 Топпан Принтинг Ко., Лтд. Antenna sheet, transponder and booklet
US8744876B2 (en) 2008-08-28 2014-06-03 Koninklijke Philips N.V. Method and system for providing a patient identification beacon for patient worn sensors
RU176925U1 (en) * 2017-04-26 2018-02-01 Андрей Георгиевич Володкин Link Bracelet - Platform for Modules
CN111477438A (en) * 2020-05-25 2020-07-31 深圳市麦捷微电子科技股份有限公司 Coil for integrally-formed power inductor and preparation method thereof
RU223838U1 (en) * 2023-05-05 2024-03-05 Публичное Акционерное Общество "Мобильные ТелеСистем" (ПАО "МТС") CONTACTLESS PAYMENT DEVICE

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2032219C1 (en) * 1992-01-31 1995-03-27 Научно-технический центр Федерального агентства правительственной связи и информации при Президенте Российской Федерации Identification map
RU2169389C2 (en) * 1994-02-04 2001-06-20 Гизеке Унд Девриент Гмбх Electronic-module data medium and its manufacturing process
RU2194306C2 (en) * 1996-01-17 2002-12-10 Жемплюс Electronic contactless unit for card or label
RU2242798C2 (en) * 2001-07-03 2004-12-20 Блинов Геннадий Андреевич Identification device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2032219C1 (en) * 1992-01-31 1995-03-27 Научно-технический центр Федерального агентства правительственной связи и информации при Президенте Российской Федерации Identification map
RU2169389C2 (en) * 1994-02-04 2001-06-20 Гизеке Унд Девриент Гмбх Electronic-module data medium and its manufacturing process
RU2194306C2 (en) * 1996-01-17 2002-12-10 Жемплюс Electronic contactless unit for card or label
RU2242798C2 (en) * 2001-07-03 2004-12-20 Блинов Геннадий Андреевич Identification device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2471232C2 (en) * 2007-09-14 2012-12-27 Топпан Принтинг Ко., Лтд. Antenna sheet, transponder and booklet
US8519905B2 (en) 2007-09-14 2013-08-27 Toppan Printing Co., Ltd. Antenna sheet, transponder, and booklet
US8744876B2 (en) 2008-08-28 2014-06-03 Koninklijke Philips N.V. Method and system for providing a patient identification beacon for patient worn sensors
RU2532705C2 (en) * 2008-08-28 2014-11-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method and system for providing patient's identification range station for mobile sensors
RU176925U1 (en) * 2017-04-26 2018-02-01 Андрей Георгиевич Володкин Link Bracelet - Platform for Modules
CN111477438A (en) * 2020-05-25 2020-07-31 深圳市麦捷微电子科技股份有限公司 Coil for integrally-formed power inductor and preparation method thereof
RU223838U1 (en) * 2023-05-05 2024-03-05 Публичное Акционерное Общество "Мобильные ТелеСистем" (ПАО "МТС") CONTACTLESS PAYMENT DEVICE

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6424263B1 (en) Radio frequency identification tag on a single layer substrate
JP5881223B2 (en) Wireless device including printed integrated circuit and method of manufacturing and using the same
KR100787263B1 (en) Rfid tag and manufacturing method thereof
US9361573B2 (en) Printed antennas, methods of printing an antenna, and devices including the printed antenna
US5682143A (en) Radio frequency identification tag
US20150076238A1 (en) Integrated loop structure for radio frequency identification
US20060012482A1 (en) Radio frequency identification tag having an inductively coupled antenna
US8360328B2 (en) RFID tag
JP5778155B2 (en) Antenna for RFID transponder system
KR20090043437A (en) Radio Frequency Identification Tag Device for Metal Products
WO2003044892A1 (en) Modified loop antenna with omnidirectional radiation pattern and optimized properties for use in an rfid device
RU2286600C1 (en) Electronic module for non-contact identification
KR100820544B1 (en) RDF tag and its antenna
RU2242798C2 (en) Identification device
US20190279068A1 (en) Radio-frequency identification transponder for aggressive environments
Chin et al. Design of flexible RFID tag and rectifier circuit using low cost screen printing process
RU120264U1 (en) SINGLE-CRYSTAL CASE-FREE RFID MODULE
KR20090006098U (en) antenna
TWM553014U (en) Long read distance miniaturized anti-metal electronic label

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130519