无线电通信处理器装置制造方法

无线电通信处理器装置制造方法
【专利摘要】无线电通信处理器装置。根据一个实施例，描述了一种具有芯片和集成在芯片中的电池的无线电通信处理器装置。
【专利说明】无线电通信处理器装置

【技术领域】
[0001] 实施例一般地涉及无线电通信处理器装置。

【背景技术】
[0002] 诸如非接触式芯片卡和RFID标签的无线电通信处理器装置通常给其部件供应其 从例如由相应读取器生成的电磁场中吸收的能量。但是向无线电通信处理器装置的这种能 量传输可能至少部分地受到不同效应的妨害。对此的示例是多个芯片卡或RFID标签彼此 的相互影响以及由于多径传播和相消干扰造成的场空洞。对无线电通信处理器装置的部件 的稳定和连续的能量供应是值得期望的。


【发明内容】

[0003] 根据一个实施方式，提供了一种具有芯片和集成在芯片中的电池的无线电通信处 理器装置。
[0004] 附图未再现实际大小比例，而是应当用于图解说明不同实施例的原理。下面参考 下面的附图来描述不同的实施例。

【专利附图】

【附图说明】
[0005] 图1阐明了 RFID标签读取过程。
[0006] 图2示出了根据一个实施方式的无线电通信处理器装置。
[0007] 图3示出了根据一个实施方式的无线电通信处理器装置。
[0008] 图4示出了根据一个实施方式的锂电池的截面图。
[0009] 图5示出了根据一个实施方式的集成电池。
[0010] 图6示出了用于在第二芯片卡接近时输送给第一芯片卡的能量减少的一个示例。
[0011] 图7示出了用于在第二芯片卡接近时输送给第一芯片卡的能量减少的另一示例。

【具体实施方式】
[0012] 下面详细的描述涉及示出细节和实施例的附图。这些实施例被详细描述，使得技 术人员可以实施本发明。其他实施方式也是可能的，并且实施例可以在结构、逻辑和电气方 面被改变，而不偏离本发明的主题。不同的实施例不一定相互排斥，而是不同实施方式可以 彼此组合，使得产生新的实施方式。
[0013] 诸如非接触式芯片卡和无源RFID (radio-frequency identification (射频识 别)）的无线电通信处理器装置在其功能方面通常依靠由读取设备供给能量。但是由于一系 列效应，向这样的通信装置的能量传输可能受到妨害，使得其功能不再被保证并且例如通 信处理器装置与读取设备之间的通信相应地中断。
[0014] 这样的供给不足可能由不同的效应造成：针对HF (高频)通信处理器装置（即在HF 范围中通信并且吸收能量的通信处理器装置）的失谐、A类型间歇；或者针对UHF (超高频） 通信处理器装置（即在UHF范围中通信并吸收能量的通信处理器装置）的场空隙/多径传 播。
[0015] 在HF通信处理器装置的情况下，例如紧密耦合(例如处于一个钱包中)的无源非接 触式智能卡可能彼此强烈地影响，使得从读取设备一侧的能量供给至少部分地是不可能的 并且导致故障。
[0016] 这样的失谐的原因通常是，每个卡片本身是RLC振荡电路，并且通过有针对性的 谐振超高才保证能量供给。通过相互影响，出现谐振频率的移位并且所需的供给电压不再 被保证。
[0017] 此外，调制类型对能量供给有影响。如果调制阶段例如进行得过长，则芯片卡或 RFID标签可能也许不再被供给能量。
[0018] 为了减小由于无线电通信处理器装置的相互影响造成的效应，可以降低通信处理 器装置的RLC振荡电路的品质，使得实现针对谐振移位的较小敏感性。但是这样的品质降 低的结果还有减小的通信作用距离。
[0019] 在UHF芯片卡(基频：800 - 900MHz)的情况下，存在可能导致场空洞或场侵入的多 径传播效应。可能出现的情况是，通信处理器装置(例如RFID标签)处于场空洞中。相应地 可能出现的情况是，RFID标签不能持久地被供给能量。这可能导致，当已经被读取的RFID 标签移动经过场空洞并且结果必然被重新读取时，降低RFID系统(其由读取设备和RFID标 签构成）的读取速率并且降低吞吐量。
[0020] 图1阐明了 RFID标签读取过程。
[0021] 假定：RFID标签101在第一时刻与读取器102通信(其由第一箭头103来符号表 示)，并且然后移动经过场空洞（箭头104)。由于RFID标签101在场空洞中未被供给能量， 因此其在通信中存储的信息丢失，并且因此可能出现其重新与读取器通信(箭头105)的情 况。
[0022] 通过将状态位(例如DESP，英语：data exchange status bit (数据交换状态位)） 置位，可以将FRID标签标识为已经被读取的，使得例如避免重复读取。但是为此需要的是， 当横穿RFID门时，针对横穿场空洞的时长的状态位保持为已置位的，但是例如被复位。
[0023] 根据一个实施方式，设置集成电池以用于保持（即继续)诸如芯片卡或RFID标签的 无线电通信处理器装置的功能(例如通信)。例如，在能量过剩(例如在无线电通信处理器装 置在空间上接近读取设备的情况下）时，过剩的能量(例如未被无线电通信处理器装置的部 件消耗的能量）被用于给电池充电。因此，例如能量不是以热的形式消散(这也可能导致材 料负荷)，而是以充电能量的形式被存储。下面参考图2来描述一个实施方式。
[0024] 图2示出了根据一个实施方式的无线电通信处理器装置。
[0025] 无线电通信处理器装置200具有芯片201和集成到芯片中的电池202。
[0026] 换言之，设置有集成电池，该集成电池可以在例如通过天线的能量吸收不足以给 无线电通信处理器装置进行供给时保证无线电通信处理器装置的功能。
[0027] 例如通过由集成电池提供能量来补偿由于失配效应造成的能量侵入、由于多径传 播造成的供给空洞、由调制引起的依赖性等等。
[0028] 该电池例如是集成电池或集成电荷储存器。该电池也可以用于改善作用距离(半 有源或有源)。无线电通信处理器装置可以具有集成天线。无线电通信处理器装置可以被 安排为使用不同的频率和方法(例如针对近场通信的HF通信、针对具有高作用距离的通信 的UHF、无源通信或半有源通信)。针对具有高作用距离的通信，纯有源的变型方案也是可能 的(其中无线电通信处理器装置例如从节能状态唤醒并有源地进行发送)。无线电通信处理 器装置例如可以具有一个或多个集成传感器，并且电池可以被用于给一个或多个传感器供 给能量。
[0029] 无线电通信处理器装置例如是芯片卡或RFID标签。
[0030] 无线电通信处理器装置例如具有无线电通信处理器，其被安排为处理所接收的或 要发送的数字信号。
[0031] 例如，无线电通信处理器被安排为进行HF通信或UHF通信。
[0032] 无线电通信处理器装置例如具有一个或多个要供给的部件。
[0033] 根据一个实施方式，无线电通信处理器装置具有：天线；和第一供给电路，该第一 供给电路被安排为借助于由天线接收的能量给所述一个或多个要供给的部件供给能量；以 及第二供给电路，该第二供给电路被安排为在由天线接收的能量不足以给所述一个或多个 要供给的部件供给时借助于电池给所述一个或多个要供给的部件供给。
[0034] 例如，第一供给电路被安排为当天线接收到比所述一个或多个要供给的部件消耗 的能量更多的能量时给电池充电。
[0035] 所述一个或多个要供给的部件例如具有集成电路。
[0036] 该集成电路例如是集成处理逻辑或集成存储器。
[0037] 例如，该集成电路被集成到该芯片中。
[0038] 所述一个或多个要供给的部件例如具有无线电通信处理器。
[0039] 根据一个实施方式，无线电通信处理器装置是RFID标签，并且要供给的部件是存 储器，该存储器被安排为存储表示RFID标签是否已经被读取器读取的信息。
[0040] 无线电通信处理器装置可以是芯片卡或RFID标签。
[0041] 该芯片例如是芯片卡模块。
[0042] 该电池例如是二次电池单元。
[0043] 该电池可以具有固体或液体电解质。
[0044] 该电池可以视为电荷储存器。还应将"电池"理解成单个的一次电池单元或二次 电池单元。
[0045] 下面更详细地描述实施例。
[0046] 图3示出了根据一个实施方式的无线电通信处理器装置300。
[0047] 在该示例中，无线电通信处理器装置、例如芯片卡具有一个或多个传感器301、A/D 转换器302、集成电池 303、（例如安全的）中央处理单元（CPU) 304、接口 305、非易失性存储 器306、无线电前端部件307、以及天线308 (其可选地可以是集成电池)。
[0048] 集成电池303集成到芯片中。针对集成电池的示例在图4中予以示出。
[0049] 图4示出了根据一个实施方式的锂电池400的截面图。
[0050] 锂电池400具有阴极413、阳极417、布置在阴极413与阳极417之间的隔离元件 418、电解质412和衬底419。阳极417被布置在衬底419之上。阳极例如可以被构造成衬 底419的一部分。可替代地，阳极417可以由构造在衬底419之上的附加的层形成。阳极 417、隔离元件418和电解质412可以布置在构成衬底的硅本体(本体）401的沟槽431中。
[0051] 例如，阳极417可以形成沟槽431的壁。沟槽431可以具有侧壁和底部，并且阳极 417可以形成沟槽431的底部。阳极417还可以具有薄金属层411。
[0052] 阳极可以具有单晶、多晶或非晶硅。硅可以掺杂有掺杂材料，例如硼、砷或磷。阳 极417的活性硅表面可以为平坦的或者经结构化的。例如，可以在阳极的表面上构造三维 结构、如棱锥或沟槽。薄金属层411可以在阳极417的上侧被布置为使得其接触电解质。金 属层411例如可以具有银、铝、金、钯或钼。可以使用与锂形成合金的金属。另外的示例是 Zn、Cd、Hg、B、Ga、In、Th、C、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Se 和 Te。金属层 411 的厚度可以小 于lOOnm并例如大于lnm。
[0053] 针对阴极，可以使用如下的锂离子电池材料：LiCo02、LiNi02、LiNi^Co^AUJ^、 LiNi^Co^Mn^A、LiMn204尖晶石和LiFeP04。电解质412可以具有锂离子电池电解质， 例如无水非质子溶剂中的如LiPF 6、LiBF4的盐，例如碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、1，2-二甲氧 基乙烷、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯或其他聚合物，例如聚偏二氟乙烯（PVDF)或聚偏二氟乙 烯-六氟丙烯（PVDF-HFP)或者其他聚合物、Li 3P04N等等。
[0054] 隔离元件418将阳极417和阴极413在空间上隔开并彼此电隔离。隔离元件418 是离子可透过的。隔离元件418例如是由诸如玻璃纤维、聚乙烯的材料或者微孔材料制成 的无纺结构。
[0055] 在阴极413之上可以构造密封体414，该密封体414例如以水密或气密方式封装电 池。密封体414例如由聚酰亚胺制成。钝化层410被构造在硅本体401的未形成阳极417 的部分之上。例如，沟槽431的侧壁被钝化层覆盖。此外，衬底419的外侧被钝化层419覆 盖。钝化层可以具有不同的材料，如氧化硅、氮化硅、聚合物、酰亚胺、聚乙烯、金属以及这些 材料的组合。钝化层10防止锂原子扩散到相邻部件中。
[0056] 在电池402的背侧上构造有导电层415、416。例如，如由铜制成的金属层416可以 构造在背侧上。在阳极417与金属层416之间构造有例如由TiW制成的交界层。交界层的 厚度例如处于50至150nm之间。金属层(例如铜层）可以厚于500nm、例如1 μ m或更多。
[0057] 可替代地，电流可以通过埋层或沟道例如从晶体硅或经掺杂的硅中被排出。
[0058] 针对集成电池303的另一示例在图5中予以示出。
[0059] 图5示出了根据一个实施方式的集成电池500。
[0060] 电池500被构造在硅晶片501中。电池500具有硅阳极502以及镍钴（NCA)阴极 503。阳极502、阴极503和钝化层504形成被填充电解质(例如上述电解质之一）的空间。 在钝化层504与硅晶片材料之间构造 TiW-Ti-Cu叠层505,该叠层505可以借助于钝化层 504中的接触孔506被接触。在硅晶片501的下侧设置有氮化硅层507。
[0061] 表1在第二列示出了用于给无线电通信处理器装置进行供给的电池的示例性的 所期望的数据，并且在第三列中示出了可利用来自图5的结构实现的数据。 表1。

【权利要求】
1. 一种无线电通信处理器装置，具有： 芯片；以及 集成到所述芯片中的电池。
2. 根据权利要求1所述的无线电通信处理器装置，其中所述无线电通信处理器装置是 芯片卡或RFID标签。
3. 根据权利要求1或2所述的无线电通信处理器装置，其具有无线电通信处理器，所述 无线电通信处理器被安排为处理所接收的或要发送的数字信号。
4. 根据权利要求3所述的无线电通信处理器装置，其中所述无线电通信处理器被安排 为进行HF通信或UHF通信。
5. 根据权利要求1至4之一所述的无线电通信处理器装置，其还具有一个或多个要供 给的部件。
6. 根据要求5所述的无线电通信处理器装置，其还具有：天线；和第一供给电路，所述 第一供给电路被安排为借助于由所述天线接收的能量对所述一个或多个要供给的部件进 行供给；以及第二供给电路，所述第二供给电路被安排为在由所述天线接收的能量不足以 对所述一个或多个要供给的部件进行供给时借助于所述电池对所述一个或多个要供给的 部件进行供给。
7. 根据权利要求6所述的无线电通信处理器装置，其中第一供给电路被安排为当所述 天线接收的能量比所述一个或多个要供给的部件消耗的能量更多时给所述电池充电。
8. 根据权利要求5至7之一所述的无线电通信处理器装置，其中所述一个或多个要供 给的部件具有集成电路。
9. 根据权利要求8所述的无线电通信处理器装置，其中所述集成电路是集成处理逻辑 或集成存储器。
10. 根据权利要求8或9所述的无线电通信处理器装置，其中所述集成电路被集成到所 述心片中。
11. 根据权利要求5至10之一所述的无线电通信处理器装置，其中所述一个或多个要 供给的部件具有无线电通信处理器。
12. 根据权利要求5至11之一所述的无线电通信处理器装置，其中所述无线电通信处 理器装置是RFID标签，并且所述要供给的部件是存储器，所述存储器被安排为存储表示所 述RFID标签是否已经被读取器读取的信息。
13. 根据权利要求1至12之一所述的无线电通信处理器装置，其中所述无线电通信处 理器装置是芯片卡或RFID标签。
14. 根据权利要求1至13之一所述的无线电通信处理器装置，其中所述芯片是芯片卡 模块。
15. 根据权利要求1至14之一所述的无线电通信处理器装置，其中所述电池是二次电 池单元。
16. 根据权利要求1至15之一所述的无线电通信处理器装置，其中所述电池具有液体 电解质。
17. 根据权利要求1至15之一所述的无线电通信处理器装置，其中所述电池具有固体 电解质。
【文档编号】G06K19/077GK104123578SQ201410167336
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年4月24日 优先权日:2013年4月24日
【发明者】M.福斯特, G.霍尔韦格, W.卡格尔, H.维奇尼希 申请人:英飞凌科技股份有限公司