射频场指示器装置及制造方法

专利名称：射频场指示器装置及制造方法
技术领域：
本发明涉及一种射频通信装置，其包括可在电磁场的作用下工作的显示器。本发明还涉及一种用于显示射频通信的存在的指示器系统本身。本发明主要应用于芯片卡及射频智能装置的领域。
背景技术：
这种类型的指示器装置或系统使得可以通知持有方有关业务进行的情况，而且也可以在其通信装置上执行他不知道的活动时告知他，诸如具有电磁感应的射频型卡用于盗取数据或单元。由包括无接触型无线电应答器的装置引起的问题之一在于如下事实，即该无线电应答器可能被远程读取器询问并且该操作可以甚至在持有方不知道的情况下执行，其中所述无接触型无线电应答器是本发明的主题并且更具体地用于诸如银行卡、电子钱包、e护照和身份卡的敏感应用中。发光结构、尤其是特别在广告领域中使用的或者在平面上尤其是通过喷射材料获得的卷曲结构。这些结构通过将供电网与后者连接来提供。包括诸如发光二极管(LED)的发光指示器的卡是已知的。这些指示器(LED)连接到该装置的电路，例如与天线串联或者连接在无触点的芯片卡模块中。这些指示器需要附加部件。这些指示器不允许在破损情况下对天线的特定破损进行定位。本申请人的专利申请也是已知的，其中UV敏感的指示器与天线通路相结合，以便保护该天线路径并且容易地对其进行认证。然而，这种解决方案需要UV发射器并且不允许对天线的正确运行进行诊断。该解决方案也不允许在持有方不知道天线破损或者没有对天线破损定位的情况下指示运行。本发明主要考虑的装置优选是无接触的或者混合型的芯片卡，该芯片卡具有包括射频天线或者如果必要的话还有诸如电子护照之类的各种天线电路支板的插入物。这种类型的射频通信装置、即所谓的无触点的无线电应答器，尤其是在大多数情况下符合标准 ISO-IEC 14443。除了卡之外的形式、诸如USB棒的要素也可以被本发明考虑到。

发明内容
本发明的目标是主要通过当用户的射频通信装置、诸如卡在进行通信时允许用户知道来克服前述缺点。另一目标是在天线或电路上发生故障和/或对故障定位的情况下允许对该装置的运行进行诊断。又一目标是提供标明装置的认证。本发明包括通过优选地对芯片卡领域实施共同的制造步骤来紧密地设置射频装置的功能元件，所述功能元件诸如天线，具有改变了其可视外观的敏感化合物的模块。优选地，可视指示器与诸如天线、模块、所述装置的电路电容之类的电学/电子部件紧密地关
3联。该装置尤其是射频电路。优选地，该可视指示器不是简单地连接到电路的单独部件，而是形成电路结构的一部分，该部分在不受到破坏的情况下不能与电路结构分开。为此，本发明的主题是一种包括电气/电子部件和所生成电流的指示器的装置， 所述电气/电子部件连结到至少一个射频天线并且能够被在该天线电路中生成的电流通过；
该装置的特征在于，所述指示器具有发光化合物，该发光化合物以实现与天线接触的沉积材料层的形式而设置，以使得在天线中感应出的电流和/或电压的作用下被直接激活。按照所述装置的其他实施方式，
-所述化合物设置在天线的路径上或者设置在承载所述部件的衬底上， -所述化合物在天线线圈的表面上延伸，
-所述化合物设置在分层的层结构中，所述化合物设置在形成阴极的层与形成阳极的层之间，该形成阴极的层和形成阳极的层分别在端部连接到至少一个天线， -所述电气/电子部件包括以分层形式设置的层结构， -所述分层(16b，17b，18b)是卷曲的， -阳极层和阴极层连接到次级天线的端部，
-所述装置形成具有响应于射频场的电子芯片的便携式物体，所述电子芯片诸如是芯片卡、护照、插入物、移动电话、通信壳、标签。本发明还有一个主题是一种制造包括电气/电子部件和所生成电流的指示器的装置的方法，所述电气/电子部件连结到至少一个射频天线并且能够被在该天线电路中生成的电流通过。该方法的特征在于，其具有将发光化合物沉积层设置为与天线接触以使得该发光化合物能在天线中感应出的电流和/或电压的作用下被直接激活的步骤。根据所述方法的实施方式，所述天线本身被制成为具有分层的层结构和电致发光材料，所述电致发光材料设置在可形成阴极的分层与可形成阳极的分层之间。由于本发明，在射频业务中所涉及的天线本身可以被认证和/或可以在故障情况下指出天线破损的精确位置。尤其是可以同时制造用于业务的天线和用于激活所述化合物的另一天线。由于本发明，可以简便和按成本使用在芯片卡领域中常见的技术，尤其是电化学蚀刻、喷墨印刷和丝网印刷，而不产生附加的制备阶段。由于本发明，还可以为每个客户提供具有发光的个性化的卡。本发明的目标还有将所述装置用于认证标记、业务警告、天线破损的指示器或诊断的应用。


本发明的其他特点和优点可在阅读通过非限制性示例做出的并参照附图的描述时变得显而易见，在附图中
-图1图解地示出根据本发明实施例的包括指示器的射频通信装置； -图2、3、4、5A、5B、6分别示出实施电路中的指示器的不同方法；-图7a示出电致发光结构的供电装置的简化原理方框图，该电致发光结构具有尤其用作指示器的阴极和阳极；
一图7b示出将上面指示的方框图应用于射频无线电应答器； -图8至11分别示出根据不同电致发光结构配置的交流电流发生器的连接； -图12/13示出本发明应用到使用阳极/阴极设计的电致发光模块形式的电致发光结构以及电致发光模块的实施例；
-图14示出初级天线20与图7b的次级天线19的第一连接，使用了图8中的分层结
构；
一图15示出初级天线20与图7b的次级天线19的第二连接，使用了图8中的分层结构。
具体实施例方式在图1中，根据本发明一种实施例的装置包括电气/电子部件2和运行或所生成电流的指示器(利用电致发光化合物的闪光效应示出)，该电气/电子部件2连结到至少一个射频天线3，该电气/电子部件能够被天线中生成的电流(I)通过。该装置可以形成一种可响应射频场或可生成射频场的便携式装置，诸如芯片卡、 护照、插入物、移动电话、通信壳、RFID电子标签，如有必要还独立地供能。该装置优选地包括至少一个透明的或半透明的、可承载天线的支承体部分11。该材料可以填埋在所述支承体部分中。指示器可以沿着天线3设置和/或设置在包括支承体5的模块2上。这种情况下的天线采取螺旋线圈的形式，但是可以包括其他形式，尤其是UHF。这种情况下的部件2是一种包括介质上的集成微电路4的无触点芯片卡型模块。 其可以是任何其他的部件，尤其是暴露的集成电路芯片4。重要的是应该有电流通过天线或电路和/或生成电流。该电流可以利用射频读取器或者另一发射器进行感应。该电流可以由拥有电源 (电池...)的装置本身发出。根据一个特征，指示器包括以与天线相对的沉积体的形式设置的化合物6，从而该指示器可以在天线中感应的电流和/或电压的作用下被直接激活。在图2中，化合物6以设置在天线3路径上的层6的形式出现。该天线可以包括涂覆有该化合物EL层和透明或半透明的绝缘层7的导体8。该化合物优选是电致发光的，尤其是用于改善可视性，但是也可以仅仅能够改变颜色。该化合物构成一种有机或无机的化学和/或物理化合物。该化合物形成或组成电致发光材料。其与包括电连接和测量几毫米波的传统LED 二极管类型的电子部件不同。在图3中，该化合物在天线导体8的表面上延伸；
该化合物由缠绕天线线路8的导线9、10中的至少一个承载，尤其是利用捻线方法或者等效方法进行。该化合物可以散布在线路10的纤维中。该化合物可以利用涂料或者乳胶保持在纤维和/或丝状体上，导线就浸在该化合物中。在另一示例(图4)中，指示器的化合物采取搀入有散布在导线纤维中的颗粒的油墨的形式。导电天线3通过丝网印刷或喷墨施加到衬底11上。电致发光化合物EL可以包括在天线导体中。该电致发光化合物也可以与形成天线的导电化合物混合，该天线尤其包括导电的或者搀入有导电金属颗粒的聚合物。天线材料和化合物可以通过喷射而分布在衬底上。在图5A中，射频装置包括在衬底Ia上实施的和连接到模块12的天线8。在衬底 Ia上形成两个图案，并且这两个图案被直接地或者间接地电连接到天线。这两个图案包括具有如下特性的化合物改变颜色或者在与通过导体的电流接触时是电致发光的。该化合物形成诸如签名、编码或者字母数字之类的图案。根据示例，本发明提供了形成与该导体接触的图案13、14。因此，诸如姓名 (ROBERT)或者数字(1914)之类的个性化图案被连续地产生并且与天线导体8接触或者与模块12中的天线的连接焊盘接触。在图5B中，姓名“ROBERT”被标志或图案1 代替。在图6中，图案15被设置为使得在导体上形成环或线。彼此间隔开的这些线可以通过编码表示的方式或者作为条形码被分成若干(2、3或4)组。因此可以使用该编码来验证导体的可靠性。在图7a中，本发明提供了允许电致发光化合物的激活的特定线路布置。化合物16 设置在阳极17与阴极18之间，该阳极和阴极诸如电容器的那些板。该线路布置包括初级天线19，其端子连接到电容器板17、18。该初级天线包括具有电阻Rl和电容Cl以及电感Ll的天线电路。类似地，该线路布置包括也连接到电容器板17、18并且具有电阻R2、电容C2和电感L2的次级天线20。由于处在尤其是根据ISO 14443的读取器射频场下的该组件，初级或次级天线传送感应出的电流并且在板17、18的端子处引起交变电压差。该交变电压以公知方式激活设置在板之间的电致发光化合物，从而发射辐射。初级或次级天线之一可以连接到射频电子部件2或者12 (未示出)。在图7b中，射频装置包括介质Ia上连接到部件12的初级天线19。该射频装置还包括交变电压发生器20。该发生器在这种情况下是次级天线20，而且可以是电容器。根据下面示出的两个实施例(在图7和8中)，天线包括电致发光材料和分层的层结构；该材料设置在形成阴极的层与形成阳极的层之间。在图8中图解地详细示出了初级天线19的横截面图结构；板17、18形成该天线的整体部分。该天线在衬底上是平的并且板17、18采用了设置在形成天线线圈部分的基极导体18a上的分层形式。该天线包括形成天线图案的导体和电容器18a的阴极部分。在导体18a的上部设置有电致发光材料层16a，该电致发光材料层又被形成阳极的导体层17a覆盖。该阳极和/ 或阴极优选是透明的，以允许电致发光辐射穿过该阳极和/或阴极的可视性。透明的或半透明的绝缘层T可随后施加或与天线一起形成。该绝缘层可以通过任何其他方式来产生， 尤其是在天线和衬底上涂覆或者层压薄片。阴极层和阳极层分别连接到交变电压发生器，尤其是连接到次级射频天线20的端部。图9示出前一图的等效图，其中以横截面示出的天线包括围绕导电芯线18b的分
层卷曲。
6
该芯线尤其是用铜制成的导体，其形成阴极并且形成初级天线的导体；该芯线被用与上面相同性质的电致发光材料层16b覆盖。该电致发光材料层被用透明或半透明的导电材料层17b并且随后用也是透明的绝缘层T覆盖。该绝缘层可以如上面那样制成为衬底的薄片或层并且该覆盖薄片采用夹层结构。图10重述与上面相同的线路布置，示出了纵剖面图的天线。该结构的端部可以是裸露的以允许直接地或者经由中间接触焊盘连接到天线。在图11中，天线连接到形成任意图案Ml的两个板并且电致发光材料设置在中心处。这些板例如绘出了任意图形、标志、面孔...的轮廓。更确切地，根据图12/13中的实施方式，板被集成在电子模块1 中；该电子模块 12e包括绝缘衬底Si，该绝缘衬底在一侧上包括用于连到微电路4的焊盘连接PC2和用于连到天线端部的连接焊盘。该芯片可以或者不可以连接到与激活电致发光材料的天线相同的天线。在一种情况中，该模块包括电致发光分层结构的特定接触片PC1。在另一种情况中，该模块包括至少4个接触片，两个接触片PCl用于诸如初级或次级天线的交变电压发生器的分层连接，而另两个接触片PC2用于芯片4的射频通信。在另一侧上，与图8的分层结构等效的分层结构再次在剖面中被发现，即形成阳极的第一层17m、然后是电致发光材料层16m并且随后是形成阴极的层18m。阴极和阳极利用穿过衬底SI的导电贯通体V1、V2分别连接到位于衬底的相对侧上的接触焊盘PCI。如果该模块包括4个接触焊盘，两个用于初级天线，两个用于激活材料EL的次级天线，则这些焊盘可以采用在相同侧上互相并靠的无区别的设置以便于连接到天线，或者采用在相反侧上互相并靠的无区别的设置。连接到天线的模块可以固定到衬底Sl和/或覆盖物Fl的薄片。现在将借助于相应于图7b的射频装置的实施来描述实施该过程的方法所应用的实际示例。这种情况下的初级天线具有如图8中的分层结构。例如设置在该装置中心的天线20通过两个连接点Cl和C2连接到分层结构19。 这两个连接点分别连接到该结构的阳极17a和阴极18a (或者反之亦然)。初级天线19包括通过铜蚀刻、或者对导体材料进行丝网印刷或者喷射施加所获得的导电层18a。初级天线的端点将按照天线所用技术的传统方法连接到射频部件12。例如，倒装芯片直接连接到丝网印刷或喷射材料所获得的天线，或者芯片或模块都利用焊接连接到在蚀刻情况下带有天线线圈的蚀刻成的天线连接焊盘。天线的端点可以在不覆盖分层的情况下保持暴露以便于这些端点的连接。有利地，天线20至少部分地与线圈18a同时制造(蚀刻或者丝网印刷或者喷射印刷)。在图14中，可以看出，初级天线19的部分18a在结合点Cl处连续地与次级天线20 连结。发生器与分层结构的该连接点Cl可以在其他位置处或者甚至在模块上采用。天线20的线圈材料沿着初级天线阳极连接点Ch的方向连续地延伸，在同一平面上形成若干线圈直至点21，紧接在这些线圈于桥开始的点21处交叉之前。在第二步骤中，制备、尤其是通过喷射材料沉积来自诸如聚(N -乙烯基咔唑)或 PVK/ (用于电致变色的PED0T)的已知材料中的电致发光材料EL 16a。
该材料16a优选地覆盖初级天线19的线圈的整个宽度并且优选地甚至延伸至衬底la，以覆盖线圈或者阴极的横向边缘。这使得可以避免阳极与阴极之间的可能短路。该方法随后涉及在初级天线的线圈上和在次级天线的线圈上形成绝缘桥(本质上公知的操作)。该桥通过例如利用喷射材料沉积绝缘层22来实现。随后，根据另一步骤，该方法涉及制备初级天线结构的阳极部分17a。所选材料可以从已知材料并且尤其是“铟钛氧化物”(I. T. 0)中选择。可以使用与前面相同的技术来进行沉积。该阳极部分17a至少局部地与阴极部分18a相对地延伸。 在该实施方法中，该阳极部分和阴极部分在这种情况下具有大致类似的宽度。该材料优选是透明的以便具有最佳的辐射可视性。但是，发射也可能侧向发生，其中材料17a不是透明的。利用该步骤以便连续实现阳极部分17a经由阴极部分17a的延伸17ar与次级天线20的第二连接C2，其中该第二连接在绝缘桥22 (用于次级天线20的连接)上通过直至桥的开始端21。以此方式制造的装置可以包括绝缘涂层，该绝缘涂层要么通过喷涂或沉积绝缘层 T (未示出)、要么通过在上部层压绝缘薄片来实现。所述绝缘层至少部分地在某些或全部电致发光表面的顶部优选是透明的或半透明的。在图14中，向模块供电的初级天线传统上尤其是通过嵌入在介质中的引线来实现并且尤其是通过热压焊连接到模块。所述装置包括在分层中实现的任意图案，该装置的阴极和阳极分别连接到模块的连接焊片之一。在这种情况下，所选择的结构是具有如前面所述的卷曲分层的有线结构。阴极芯线(之前在该点处是裸露的或未覆盖的)可以通过热压焊焊接到模块的焊片，而阳极尤其是通过导电粘合剂连接到模块的另一接触焊片。初级天线因此还对电致发光结构供给能量。本发明允许装置IE的若干种使用；尤其是用于认证标记。借助于特定标记，很容易利用该装置的元件在电流通过电路时、尤其是在读取器的射频作用下发射辐射的情况下告知该元件是否是可靠的。本发明IE的结构还用于业务警告；因此，例如在无触点端子处、尤其是在访问、运输或者银行终端处，将正在进行的业务可视地通知给用户。还可以防止在持有方不知道情况下的业务。还可以使用该设备作为天线破损的指示器。如果天线包括如上所述的分层结构， 则很容易对天线破损进行定位，并且很容易诊断由于天线而不是模块引起的通信故障。实际上，天线将不会再在设置于芯线破损以后的部分中发射任何辐射(图7b)。在其他实施方式中，尤其是图1-6，无论如何将不再有任何电致发光发射。在本发明的情形中，电气/电子部件还可以包括电路元件，诸如电阻、电容或天线以及集成电路或具有触点或无触点的芯片卡模块以及诸如板的任何形式的导电图案。部件另一方面又与特定LED 二极管不同，其不是紧密地连结到电路结构而是简单地连接。 可以在下面增加一个或多个层以便减小操作电压。 根据制造电致发光二极管的现有技术，可以在天线线路与透明阳极之间加上附加层。能被加上的层包括天线线路上的金属沉积物，以便改变阴极的化学性质载荷(电子或空穴)的注入层载荷(电子或空穴)的传输层 -阻挡层。 这些层可以是有机的或无机的化合物或者是有机的和无机的化合物的混合物。
权利要求
1.一种包括电气/电子部件(8、2、13)和所生成电流的指示器的装置，所述电气/电子部件连结到至少一个射频天线(3、20)并且能够让该天线电路中生成的电流通过，其特征在于，所述指示器包括发光化合物(6、16)，该发光化合物以能与天线接触的沉积材料层的形式设置，使得在天线中感应出的电流(I)和/或电压的作用下被直接激活。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述化合物(6、14)设置在天线的路径上或者设置在承载所述部件的衬底(2)上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述化合物(16)在天线螺旋线圈的表面上延伸。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述化合物(16a、16b、16m)设置在分层的层结构上，所述化合物设置在形成阴极(18a、imKl8m)的层与形成阳极(17a、17b、17m) 的层之间，该形成阴极的层和形成阳极的层分别在端部连接到至少一个天线(20、19)。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电气/电子部件(12e)包括按分层形式设置的层结构。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述分层(16b、17b、18b)是卷曲的。
7.根据权利要求4至6中的任何一项所述的装置，其特征在于，阳极层和阴极层连接到次级天线的端部。
8.根据上述权利要求中的任何一项所述的装置，其特征在于，所述化合物形成图案 (10、13、13b、14、15)，诸如签名、编码、字母数字信息。
9.根据上述权利要求中的任何一项所述的装置，形成具有响应于射频场的电子芯片的便携式物体，所述电子芯片诸如是芯片卡、护照、插入物、移动电话、通信壳、标签。
10.一种制造包括电气/电子部件(8、2、13)和所生成电流的指示器的装置的方法，所述电气/电子部件连结到至少一个射频天线(3、20)并且能够让该天线电路中生成的电流通过，其特征在于，所述方法包括设置与天线接触的发光化合物(6、16)的沉积材料层以使得该发光化合物能在天线中感应出的电流和/或电压的作用下被直接激活的步骤。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述天线包括分层结构和电致发光材料，所述材料设置在形成阴极的层与形成阳极的层之间。
12.根据权利要求1至9中的任何一项所述的装置在以下方面的应用-认证标记，-业务警告，-天线破损的指示器或诊断。
全文摘要
本发明涉及一种包括电气/电子部件(8、2、12a、13)和所生成电流的指示器的装置，所述电气/电子部件连结到至少一个射频天线(3、19、20)并且能够让该天线电路中生成的电流通过；所述装置的特征在于，所述指示器包括发光化合物(6、16)，该发光化合物能够按照在天线中感应出的电流(I)和/或电压的作用下被直接激活的方式设置在该装置中。本发明的目标还在于一种制造方法以及在认证标记和/或指示业务和/或诊断天线破损方面的应用。
文档编号H04B17/00GK102484544SQ201080039484
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月2日 优先权日2009年7月7日
发明者巴若莱 A., 阿洛 F., 加斯帕里 S. 申请人:格马尔托股份有限公司