MX2008003106A - Transpondedor rfid. - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a una disposición para un transpondedor RFID (de identificación por radiofrecuencia) que comprende al menos un microchip (1), una estructura adaptadora de impedancia (2) y una estructura resonante (3). a) el microchip (l) y la estructura adaptadora de la impedancia (2) están conectados entre sí de una manera eléctricamente conductora y b) la estructura resonante (3) no presenta ningún acoplamiento galvánico con relación al microchip (1) y/o la estructura adaptadora de impedancia (2) y porque c) el acoplamiento de la estructura resonante (3) al microchip (1) y la estructura para la adaptación de impedancia (2) está realizado mediante un campo eléctrico. Las principales ventajas de la invención son que es económica de producir debido al desacoplamiento galvánico de la estructura adaptadora la impedancia de la estructura resonante y la reducida susceptibilidad de descargas electrostáticas.
Description
TRANSPONDEDOR RFID La invención se refiere a una disposición para un transpondedor RFID (siglas en inglés de Radio Frequency Identification, identificación por radiofrecuencia). Con el método RFID es posible leer y almacenar datos sin entrar en contacto y sin contacto visual. RFID se usa como concepto general para una infraestructura técnica completa. Un sistema RFID comprende: - el transpondedor, denominado también tag o smart label (etiqueta inteligente), - la unidad de emisión-recepción y - la integración con servidores, servicios y otros sistemas . El transpondedor RFID es el objeto de la presente invención.
En el estado de la técnica se conocen transpondedores RFID formados por un microchip, una estructura resonante y una estructura adaptadora de impedancia. En este caso, tanto la estructura resonante como la estructura adaptadora de impedancia están conectadas galvánicamente con un microchip.
El objetivo de la estructura adaptadora de impedancia es realizar una adaptación de la magnitud de la impedancia de base de la antena del transpondedor a la impedancia de entrada del chip del transpondedor asegurando de esta forma una optimización de la transmisión de energía. Según el estado de la técnica, para ello se usan elementos de antena que actúan de forma inductiva, que están descritos, por ejemplo, en "Antenna Theory", Balanis, Constantine, John Wiley & Sons 1997 o en "Antennas for all Applications", Kraus, John y Marhefka, Ronald, Me Graw Hill 2002. El microchip y la estructura resonante forman juntos el transpondedor RFID, realizándose la adaptación de impedancia según el estado de la técnica en el interior de la estructura resonante. En el documento US 6, 285,342 Bl se da a conocer, por ejemplo, un transpondedor RFID con una antena resonante en miniatura. El inconveniente de las soluciones conocidas por el estado de la técnica es que la adaptación óptima deseada del microchip con las estructuras conocidas es complicada desde el punto de vista de la técnica del procedimiento y de fabricación, por lo que conlleva también costes elevados. Para la fabricación de los transpondedores es necesaria una elevada precisión de la geometría, lo cual conduce a costes considerables en las estructuras relativamente grandes.
Además, las soluciones según el estado de la técnica presentan el inconveniente de que en el caso de descargas electrostáticas (ESD, ingl. electro static discharge) pueden producirse daños o la destrucción del microchip, lo cual influye negativamente en la seguridad funcional y en la vida útil del transpondedor . El objetivo de la invención es la simplificación de la adaptación de impedancia de base de una antena existente a la impedancia de entrada correspondiente de los distintos tipos de chips de transpondedores manteniéndose la característica de campo lejano. Otro objetivo es conseguir una mejora de las medidas de protección contra descargas electrostáticas. Según la invención, el objetivo se consigue porque una disposición para un transpondedor RFID está provista de al menos un microchip de una estructura para la adaptación de impedancia y una estructura resonante, estando conectados el microchip y la estructura para la adaptación de impedancia de forma eléctricamente conductora entre sí y porque la estructura resonante no presenta ningún acoplamiento galvánico al microchip ni a la estructura para la adaptación de impedancia y porque el acoplamiento de la estructura resonante a la estructura para la adaptación de impedancia y al microchip está realizado mediante un campo eléctrico. La concepción de la invención prevé, por lo tanto, separar la estructura resonante galvánicamente de la estructura adaptadora de impedancia. La estructura adaptadora de impedancia está realizada por una estructura de conductores preferiblemente en forma de lazos, cuyos extremos se conectan eléctricamente con las conexiones de antena del chip. Sorprendentemente se ha encontrado que existe un acoplamiento de campo suficientemente fuerte entre la estructura adaptadora de impedancia en forma de conductores en forma de lazos y la estructura resonante pudiendo renunciarse, por lo tanto, a un acoplamiento galvánico entre estas estructura. Una adaptación de impedancia es posible gracias a la elección de la relación de altura-anchura, el contorno y la configuración del contorno de la estructura adaptadora de impedancia, asi como la distancia de ésta de la estructura resonante . La solución según la invención para la adaptación del microchip conduce a que la parte real es adaptable de forma independiente de la parte imaginaria. De esta forma pueden adaptarse distintos tipos de microchips pero también distintos procedimientos de montaje y ensamblaje de forma sencilla y flexible a estructuras resonantes conocidas y probadas, lo cual representa una ventaja económica gracias a la calificación sencilla. Otras ventajas se obtienen porque mediante soportes separados para la estructura resonante y la estructura adaptadora de impedancia con microchip pueden realizarse y optimizarse independientemente unos de otros los procedimientos de ensamblaje de chip y la fabricación de las estructuras resonantes, de modo que pueden conseguirse costes mínimos para cada uno de los componentes. Una particularidad de la solución está en que la conexión entre las estructuras y con el transpondedor RFID es posible mediante un ensamblaje puramente mecánico, porque no son necesarias conexiones eléctricas que conllevarían costes y restricciones adicionales. Gracias a la configuración preferiblemente en forma de lazos de la estructura adaptadora de impedancia se permite un acoplamiento de campo próximo orientado a la antena de escritura/lectura de un dispositivo de programación o de comprobación, siendo especialmente ventajoso para este fin que la estructura resonante puede blindarse en toda la superficie, por lo que se suprime su efecto de campo lejano.
El acoplamiento de campo próximo se realiza mediante un campo B. El dimensionado se realiza mediante la superficie, el contorno, asi como la disposición geométrica en forma de elementos de configuración de la parte real y de la parte imaginaria. Una ventaja especial de la invención está en que, en particular en el caso de chips de transpondedores con una impedancia de entrada baja, que resulta de una resistencia baja (parte real < 50 ohmios y/o capacidad de entrada elevada, incluidas las impedancias parasitarias que resultan del tipo de montaje), se consigue una simplificación de la adaptación de impedancia de base de la antena a la impedancia de entrada del chip transpondedor ensamblado. Otra ventaja de la invención está en la mejora de la característica de campo próximo, que presenta una característica direccional marcada. Además, el transpondedor RFID permite diversas formas de montaje y una posibilidad de comprobación y programación mejoradas, por ejemplo mediante transpondedores RFID en el conjunto del tejido en la fabricación, pero también en el procesamiento de material en rollos en impresoras y grupos de distribución. Es posible un ensamblaje flexible gracias a la separación eléctrica de la estructura resonante de un tamaño relativamente grande en el espacio de la estructura adaptadora de impedancia relativamente pequeña. Esto es una de las ventajas fundamentales de la invención, puesto que la elevada precisión de geometría ahora ya sólo debe realizarse para una zona de una superficie relativamente pequeña, es decir, el microchip y la estructura adaptadora de impedancia. Esto conduce a reducciones considerables de los costes, puesto que los costes para la precisión de geometría en un procedimiento de ensamblaje aumentan de forma desproporcionada a medida que aumenta la superficie de la estructura . La separación de la estructura adaptadora de impedancia y de la estructura resonante conduce, además, a la ventaja de que en caso de un cambio del microchip sólo debe adaptarse la estructura adaptadora de impedancia, mientras que la estructura resonante y la característica de campo lejano de la misma pueden mantenerse sin cambios. Gracias a la separación de la estructura adaptadora de impedancia y la estructura resonante también es posible el uso de varias estructuras resonantes con distintas disposiciones en el espacio para un transpondedor. La configuración en un soporte común, eligiéndose libremente si se usa un lado o los dos lados del soporte o de si las estructuras se realizan en soportes separados, representa otra de las configuraciones ventajosas de la invención. Como soporte o sustrato para las estructuras pueden usarse en principio todos los cuerpos planos de materiales adecuados que no influyen negativamente en el modo de acción del transpondedor . No obstante, es especialmente ventajoso realizar el sustrato de materiales flexibles. En particular se usan láminas de plástico, papel o textiles, pero también goma, cuero o materiales compuestos flexibles. Esto es especialmente valioso para el uso de los transpondedores como etiqueta electrónica . Las estructuras propiamente dichas se fabrican mediante los procedimientos aditivos y sustractivos habituales. Entre ellos se encuentran, en particular, la impresión y el grabado de estructuras. Además, también puede usarse de forma ventajosa según la invención, por ejemplo, la conformación en forma de estampado y la conformación de estructuras mediante doblado y/o colocación de un lazo de alambre. Según una configuración preferible de la invención, la estructura para la adaptación de impedancia está dispuesta en un primer sustrato y la estructura resonante en un segundo sustrato .
Según otra configuración de la invención es ventajoso disponer la estructura para la adaptación de impedancia y la estructura resonante en distintos lados de un sustrato. Una configuración especialmente económica de la invención prevé que la estructura resonante esté realizada como sustrato y que la estructura adaptadora de impedancia esté dispuesta en este sustrato, estando realizada la estructura adaptadora de impedancia de tal forma que pueda fijarse como pieza estampada en el sustrato. En una variante de configuración, la estructura adaptadora de impedancia está dispuesta en una cavidad del sustrato. Según una configuración especialmente ventajosa de la invención, la estructura resonante está realizada como elemento de un embalaje y la estructura adaptadora de impedancia está dispuesta en el embalaje. La estructura resonante y la estructura adaptadora de impedancia deben estar realizadas de forma eléctricamente conductora. Por consiguiente, las mismas están hechas de materiales metálicos y/o de plásticos eléctricamente conductores, pinturas y/o partículas conductoras. Casos de aplicación son, por ejemplo, pastas polímeras eléctricamente conductoras con metales y/o nanopartículas .
Un efecto ventajoso de la separación de la estructura resonante del microchip y de la estructura adaptadora de impedancia es la posibilidad de combinación modular de distintos tipos de microchips con distintas estructuras resonantes para un transpondedor. Además se consigue un efecto ventajoso para la fabricación de los transpondedores RFID según la invención realizándose la estructura adaptadora de impedancia y el montaje del chip con la elevada precisión necesaria y fabricándose la estructura resonante con requisitos de tolerancia menos estrictos y, por lo tanto, de forma muy económica. Otros detalles, características y ventajas de la invención resultan de la descripción expuesta a continuación de ejemplos de realización haciéndose referencia a los dibujos correspondientes. Muestran: la fig. 1 un transpondedor RFID con una estructura resonante en forma de M; la fig. 2 un transpondedor RFID con dos estructuras resonantes paralelas ; la fig. 3 un transpondedor RFID con una estructura simétrica en forma de meandro; la fig. 4 un transpondedor RFID con una estructura lineal y la fig. 5 un transpondedor RFID como elemento constructivo representado en forma del ejemplo de una base de palé de embala e . En la fig. 1 se muestran en una representación esquemática un transpondedor RFID con un microchip 1, una estructura adaptadora de impedancia 2 y una estructura resonante 3. Los componentes están dispuestos en un sustrato 4, que está realizado de un material flexible, como una lámina de plástico de PET (tereftalato de polietileno) forrada de cobre. La estructura adaptadora de impedancia está realizada como lazo rectangular mediante grabado. La estructura resonante 3 está realizada en forma de M y según la invención no presenta ninguna conexión galvánica con la estructura de lazo 2 con el microchip 1. La fig. 2 muestra un transpondedor RFID según la invención, estando realizada la estructura de lazo 2 adaptadora de impedancia como lazo cuadrado. La estructura resonante 3 está formada por dos estructuras estriadas paralelas, dispuestas a distancia entre si, entre las que está dispuesta la estructura de lazo 2. La fig. 3 muestra una disposición con simetría axial, discurriendo el eje de simetría por el microchip y la estructura de lazo 2 cuadrada. La estructura de lazo 2 está rodeada por la estructura resonante 3, que está doblada en forma de meandro, de modo que se acorta la longitud total de construcción . En la fig. 4, el microchip 1 con la estructura de lazo 2 está dispuesto en un primer sustrato 1 con el signo de referencia 4, mientras que la estructura resonante 3 está dispuesta en un segundo sustrato 2 con el signo de referencia 5. El transponedor RFID se forma disponiéndose el sustrato 4 en el sustrato 5. Las disposiciones de las estructuras en distintos sustratos o la fabricación de las mismas en distintos momentos en distintos procesos permiten un procedimiento de fabricación especialmente económico. En la fig. 5 está representado el caso de aplicación de una solución de transpondedor RFID integrada en el producto o en el embalaje del mismo. La estructura resonante 3 está fijada como herraje de chapa en un pie de palé 6 envolviendo dos lados y orientada hacia fuera. La estructura adaptadora de impedancia 2 con microchip 1 se inserta entre la base de palé 6 y los listones no representados para protegerla contra influencias ambientales. Es especialmente ventajoso que gracias a la separación de la estructura resonante 3 y la estructura adaptadora de impedancia 2, éstas pueden estar dispuestas también de forma separada en el espacio. Una estructura resonante 3 en el pie de palé 6 que ha sufrido daños por el transporte puede sustituirse sin gran esfuerzo, mientras que el microchip 1 y la estructura adaptadora de impedancia 2 están dispuestos de forma protegida, por lo que no se pierden las informaciones, lo cual conduce a un aumento de la seguridad de la transmisión de informaciones. La conexión eléctrica entre el microchip 1 y la estructura adaptadora de impedancia 2 se realiza de forma especialmente preferible mediante protuberancias de contacto por medio del montaje flip chip. Además, la conexión puede realizare con alambres, contactos impresos o mediante contactos realizados con procedimientos aditivos.
Lista de signos de referencia 1 icrochip 2 Estructura adaptadora de impedancia
3 Estructura resonante 4 Sustrato 1 5 Sustrato 2 6 Pie de palé de un palé de embalaje
Claims (11)
- REIVINDICACIONES 1. Disposición para un transpondedor RFID con al menos un microchip (1), una estructura para la adaptación de impedancia (2) y una estructura resonante (3), en la cual a) el microchip (1) y la estructura para la adaptación de impedancia (2) están conectados de forma eléctricamente conductora y b) la estructura resonante (3) no presenta ningún acoplamiento galvánico al microchip (1) y/o a la estructura para la adaptación de impedancia (2) y c) el acoplamiento de la estructura resonante (3) al microchip (1) y a la estructura para la adaptación de impedancia (2) está realizado mediante un campo eléctrico .
- 2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura para la adaptación de impedancia (2) está realizada como estructura en forma de lazo.
- 3. Disposición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la estructura para la adaptación de impedancia (2) está dispuesta en un primer sustrato (4) y la estructura resonante (3) está dispuesta en un segundo sustrato (5) .
- 4. Disposición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la estructura para la adaptación de impedancia (2) y la estructura resonante (3) están dispuestas en un lado o en distintos lados de un sustrato (4) .
- 5. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque la estructura resonante (3) está realizada como sustrato (4) y porque la estructura para la adaptación de impedancia (2) está dispuesta en el sustrato (4), estando realizada la estructura para la adaptación de impedancia (2) como pieza estampada, como pieza estampada y doblada o de tal forma que pueda fijarse en el sustrato (4) con la técnica de colocación de alambre.
- 6. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque la estructura resonante (3) está realizada como sustrato (4) y porque la estructura para la adaptación de impedancia (2) está dispuesta en una cavidad del sustrato ( 4 ) .
- 7. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la estructura resonante (3) está realizada como elemento de un objeto que ha de ser identificado y porque la estructura adaptadora de impedancia (2) está dispuesta en el objeto.
- 8. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque la estructura resonante (3) y la estructura adaptadora de impedancia (2) están hechas de materiales metálicos y/o de plásticos eléctricamente conductores, pinturas y/o partículas conductoras.
- 9. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el sustrato (4, 5) está hecho de material flexible y la disposición está realizada en conjunto de forma flexible .
- 10. Disposición según la reivindicación 9, caracterizada porque el sustrato (4, 5) está hecho de lámina de plástico, papel, textiles, goma, cuero o plásticos compuestos flexibles.
- 11. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque la conexión entre el microchip (1) y la estructura adaptadora de impedancia (2) está realizada mediante protuberancias de contacto (montaje flip chip) , alambres, contactos impresos o mediante contactos realizados con procedimientos aditivos .
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