Электронная схема с проводящими перемычками и способ изготовления таких перемычек

Электронная схема с проводящими перемычками и способ изготовления таких перемычек

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Настоящее изобретение относится к электронной схеме, содержащей проводящие перемычки, и к способу изготовления таких перемычек. Электронная схема содержит проводящие дорожки, соединенные, по меньшей мере, с одним электронным элементом. Создание электропроводящей перемычки необходимо для получения соединения с одной из соединительных зон элемента.

Уровень техники

Изобретение относится к схемам, изготавливаемым из нескольких слоев, в частности из подложки, адгезионного слоя и проводящего слоя. Схема данного вида, в основном, используется в картах с внешним контактом или без него или в электронных этикетках. Под электронной этикеткой понимается сборка, содержащая, по меньшей мере, гибкое основание, антенну и электронный элемент, обычно, чип. Карты или электронные этикетки в соответствии с изобретением находят множество применений, в большинстве случаев в качестве средства идентификации, контроля или платежа.

Настоящее изобретение направлено преимущественно на электронные схемы, содержащие изолирующее основание, известное как подложка, на котором выгравированы множество дорожек или рамка (рамочная антенна). Они соединены, по меньшей мере, с одним электронным элементом, например с чипом.

Электронные схемы, в которых контакты электронного элемента непосредственно соединены пайкой или проводящим клеем с соединительными зонами под элементом, хорошо известны. В соответствии с видом схемы, содержащей проводящие дорожки или рамку, соединение контакта элемента с одной из этих дорожек требует электропроводящей перемычки. В частности, такой случай возникает при соединении рамки с электронным чипом.

В действительности оба конца рамки располагаются по внутренней и наружной стороне витков. Один из контактов чипа непосредственно соединен с одним из концов рамки, а другой конец должен быть соединен посредством проводящей перемычки с другим концом рамки. Эту перемычку обычно создают посредством проводящей дорожки, проходящей над другими дорожками. Для того чтобы избежать коротких замыканий, перемычку отделяют частью изолирующей пленки, приклеиваемой на дорожки, которые она пересекает. Другое решение состоит в том, что перемычку проводят (пропускают) через подложку, для того чтобы создать электрический мостик, проводят по другой стороне подложки под проводящими дорожками и затем вновь проводят через подложку, для того чтобы достичь более отдаленной зоны соединения. Такую проводку обычно делают через просверленное в дорожке отверстие, которое заполняют проводящим материалом, обеспечивающим соединение с дорожкой. Перемычку, проведенную через отверстие, припаивают на другой стороне к той из проводящих дорожек, которую она пересекает.

В патентном документе JP 2000057289 описывается бесконтактная карта, содержащая рамку, соединенную с чипом, расположенным во внутренней зоне витков рамки. Здесь сборка схемы приклеена к гибкой подложке. Внутренний конец рамки непосредственно соединен с чипом, в то время как ее наружный конец проходит сквозь подложку и под витками рамки. В конкретном варианте гибкой тонкой подложки часть подложки, на которой приклеен наружный конец рамки, отрезают. Затем этот конец изгибают путем проведения под витками рамки до проводки сквозь подложку через отверстие для того, чтобы он мог расположиться вблизи внутреннего конца. Таким образом, чип может быть соединен на обоих концах, близко расположенных другу к другу, на одной и той же поверхности схемы.

В патентном документе US 2900580 описывается канал, выполненный в виде окошка в подложке, покрытой проводящим слоем. Окошко вырезают на подложке только для того, чтобы сохранился только проводящий слой. Последний прорезают по трем сторонам, причем последнюю сторону загибают через кромку окошка, чтобы вывести вырезанную часть слоя на противоположную сторону. На эту поверхность приклеивают дополнительный изолирующий слой и затем окошко герметически закрывают смолой.

В патентном документе JP 10092870 описывается проводка дорожки через отверстие прямоугольной формы на подложке, обеспечивающее возможность установления контакта с проводящим слоем на противоположной стороне. Данный проводящий слой прорезают по трем сторонам вдоль кромок этого отверстия и затем загибают вдоль четвертой стороны, для того чтобы вывести вырезанную часть на верхнюю поверхность.

Известные электрические перемычки, описанные выше, имеют существенный недостаток - они требуют выполнения точных и дорогостоящих операций. В то же время, изготовление большого количества схем, карт или этикеток требует достижения минимальной стоимости и высокой скорости операций.

Раскрытие изобретения

Целью настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков для получения электронной схемы (используемой, например, в карте или этикетке) малой стоимости и высокой надежности. В особенности настоящее изобретение относится к соединению одного или нескольких электронных элементов с проводящими дорожками посредством проводящих перемычек, проходящих сквозь подложку.

Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ изготовления такой проводящей перемычки.

Для достижения названной цели создана электронная схема, содержащая, по меньшей мере, один электронный элемент, подложку, образованную из гибкого изолирующего материала, по меньшей мере, один адгезионный слой и проводящий слой с множеством дорожек, а электронный элемент содержит, по меньшей мере, две соединительные зоны. По меньшей мере, одна из соединительных зон электрически соединена с проводящим слоем посредством проводящей перемычки. Электронная схема по изобретению характеризуется тем, что подложка содержит, по меньшей мере, одну полоску преимущественно прямоугольной формы, созданную путем прорезания подложки по трем сторонам. При этом оставшаяся сторона полоски связана с подложкой, а перемычка образована проводящим сегментом, выделенным из проводящего слоя, свободным от любого клеящего вещества, проведенным сквозь подложку через один из вырезов, которые образованы за счет формирования полосок, и соединенным с соединительной зоной.

Электронная схема в соответствии с настоящим изобретением содержит изолирующий слой, называемый подложкой, по меньшей мере, один адгезионный слой и проводящий слой, приклеенный к подложке. Проводящий слой содержит множество дорожек и/или рамку (рамочную антенну), к которой присоединяют электронный элемент. Контакты элемента обычно располагают близко друг к другу и размещают так, чтобы их можно было припаять к соединительным зонам дорожек, расположенным под элементом и обращенным к последним. Для того чтобы соединить дорожку, выходящую из зоны, расположенной за другими дорожками, образующими, например, витки рамки, необходимо пересечь эти дорожки. Такое пересечение выполняют с помощью перемычки, которая один раз проводится сквозь подложку, чтобы вывести ее на противоположную сторону под пересекаемыми дорожками. Вторая проводка через подложку возвращает перемычку на уровень соединительной зоны, расположенной под электронным элементом.

Данную перемычку образуют путем продолжения (удлинения) дорожки, берущей начало из проводящего слоя. Такое продолжение дорожки, которое образует сегмент дорожки, не приклеивают к подложке. После того как перемычка два раза пройдет через подложку, ее конец затем припаивают к соединительной зоне.

В соответствии с настоящим изобретением проводки сквозь подложку выполняют через вырезы в последней, но без удаления материала, как это имеет место, например, при сверлении. В настоящем изобретении подложка выполнена из гибкого тонкого материала. Такую подложку используют обычно при изготовлении карт или электронных этикеток.

В электронных схемах, где проводки сквозь подложку выполняют сверлением или вырубкой (с удалением материала подложки), отверстия закрывают снова путем повторной их герметизации с помощью клеящего вещества после проводки проводящего сегмента сквозь подложку. На финишной операции, например при нанесении декоративного слоя (ламинировании), еще сохраняются впадины на уровне отверстий. Для устранения данного недостатка необходимо увеличивать расход клеящего вещества и создавать большее давление или повышенную температуру при ламинировании.

Проводки, осуществляемые с помощью прорезания подложки, имеют преимущество, состоящее в том, что при таком способе вырезы легче закрыть после проведения через них перемычки. Как следствие, финишное ламинирование электронной схемы может быть выполнено при меньшем давлении и температуре. Кроме того, упрощается и процесс изготовления, так как нет необходимости в повторной герметизации канала проводки перемычки. В результате схема имеет плоские поверхности, без деформаций из-за проводки сквозь подложку. Плоскостность схемы особенно важна для тонких схем, в подложки которых вмонтированы электронные элементы.

Схемы такого вида часто используются в электронных этикетках, которые должны быть гибкими и надежными и иметь низкую стоимость при изготовлении.

Проводка сегмента дорожки через вырез возможна благодаря, с одной стороны, применению тонких дорожек, выходящих из проводящего слоя, и, с другой стороны, благодаря закругленной форме кромок вырезов. Такие закругленные кромки получают путем создания давления со стороны прорезающего инструмента (лезвия, штампа), используемого для формирования вырезов. Упругость подложки также используют для временного образования выреза, достаточного для проведения через него проводящего сегмента.

Проводку описанного типа осуществляют столько раз, сколько необходимо, чтобы пересечь дорожки.

Длина перемычки зависит, таким образом, от количества проводок и от расстояния до зоны соединения с электронным элементом. Несколько дорожек могут проходить через один и тот же вырез одна за другой, причем длина такого выреза будет зависеть от ширины и количества дорожек, проходящих с одной поверхности подложки на другую.

Другой пример осуществления электронной схемы в соответствии с настоящим изобретением предусматривает наличие проводящего слоя на каждой поверхности подложки. В этом случае проводящий переход с одной поверхности подложки к другой и/или перемычку, пересекающую дорожки, делают через вырезы в подложке, сформированные прорезанием подложки, как это описано выше.

Целью настоящего изобретения является также создание способа изготовления электронной схемы, содержащей подложку, образованную из гибкого изолирующего материала, по меньшей мере, один адгезионный слой и проводящий слой с множеством дорожек, а также электронный элемент. Способ по изобретению характеризуется тем, что выполнение перемычки между зоной проводящего слоя и целевой зоной соединения осуществляют посредством следующих операций:

- продлевают дорожку в проводящем слое для образования проводящего сегмента,

- формируют вырез в подложке,

- временно открывают указанный вырез,

- пропускают проводящий сегмент через указанный вырез,

- сгибают проводящий сегмент, располагая его на противоположной стороне подложки,

- закрывают вырез после проводки проводящего сегмента,

- соединяют проводящий сегмент с целевой соединительной зоной.

Дорожка, выходящая из проводящего слоя, которая образует проводящий сегмент, представляет собой обычно продолжение (удлинение) дорожки схемы, образуемой на проводящем слое.

Вырез в подложке создают путем ее прорезания с помощью лезвия или штампа для того, чтобы получить полоску преимущественно прямоугольной формы, меньшая сторона которой связана с подложкой. Длина полоски определяется толщиной и упругостью подложки, а также шириной проводящего сегмента (проводящих сегментов), образующего перемычку (образующих перемычки), которые должны (который должен) быть проведены сквозь подложку. Эту полоску отжимают вверх, чтобы открыть вырез и позволить сегменту(ам) пройти сквозь подложку. Полоску затем возвращают на место после проводки сегментов с тем, чтобы закрыть вырез и сохранить первоначальную плоскостность схемы или карты. Сегменты затем сгибают на противоположной стороне подложки и направляют в зону, определенную для второй проводки сквозь подложку, если это необходимо. Вторая полоска должна быть вырезана таким образом, чтобы сегмент(ы) снова располагался(лись) на проводящем слое за счет проводки в противоположном направлении. Эти сегменты будут затем присоединены к зоне целевого соединения электронного(ых) элемента(ов). На последней операции способа изготовления клей адгезионного слоя термоактивируют и закрепляют перемычку (т.е. проводящий сегмент) на подложке.

В схеме с двойным проводящим слоем (на обеих поверхностях подложки) необходима только одна полоска для обеспечения соединения с другой поверхностью посредством сегмента дорожки, выходящего с первой поверхности.

Из вышеизложенного ясно, что способ пересечения подложки электронной схемы посредством проводящей перемычки, требующий меньшего количества технологических операций, является относительно недорогим. Все полоски, которые необходимы, могут быть вырезаны в подложке на одной и той же операции, причем соответствующий инструмент сохраняет их отогнутыми (открытыми), для того чтобы обеспечить проводку сегментов. Возвращение полосок в плоское положение и сгибание сегментов относительно поверхностей могут выполняться во время операции ламинирования.

Настоящее изобретение предусматривает также создание электронной этикетки, которая характеризуется тем, что содержит описанную электронную схему в любом из рассмотренных вариантов выполнения.

Краткое описание чертежей

Сущность изобретения будет более понятна из нижеследующего подробного описания, в котором даются ссылки на прилагаемые чертежи, приводимые в качестве примеров, не ограничивающих объема защиты настоящего изобретения.

На фиг.1 представлена в перспективе часть схемы с перемычкой, проходящей под дорожками.

На фиг.2 представлен общий вид части схемы с двумя предварительно вырезанными полосками и сегментом дорожки перед проводкой его сквозь подложку.

На фиг.3 показано поперечное сечение части схемы, показанной на фиг.2.

На фиг.4 изображены первая отогнутая полоска и сегмент дорожки, проведенный через вырез.

На фиг.5 изображены сегмент дорожки, согнутый относительно подложки, и первая полоска, возвращенная в первоначальное положение.

На фиг.6 представлены вторая отогнутая полоска и сегмент дорожки, проведенный через вырез.

На фиг.7 показана вторая полоска, возвращенная в первоначальное положение.

На фиг.8 представлены сегмент дорожки, согнутый относительно подложки, и вторая полоска, возвращенная в первоначальное положение.

На фиг.9 показан общий вид перемычки в окончательном виде после двух проводок сквозь подложку.

На фиг.10 представлен общий вид части схемы с электронным элементом, размещенным на дорожках и припаянным к ним.

На фиг.11 представлено поперечное сечение части схемы, показанной на фиг.10.

На фиг.12 представлено поперечное сечение, аналогичное фиг.11, но с электронным элементом, размещенным внутри подложки и припаянным под дорожками.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показан вид в перспективе проводящей перемычки 1, пересекающей подложку 5 через первый вырез, проходящей под дорожками 4 и вновь пересекающей подложку 5 через второй вырез. Вырезы сформированы посредством прорезания подложки и вырезания из нее полосок 2 и 3. Как видно, последние подняты, чтобы лучше было видно прохождение дорожки через подложку 5. Перемычку образуют путем продолжения (удлинения) дорожки или сегмента 1 дорожки, который не приклеен к подложке 5. В соответствии с этапом, не показанным здесь, адгезионный слой выборочно наносят на подложку таким образом, что зона или проводящая дорожка, которая будет образовывать проводящий сегмент, оказывается свободной от клея.

На фиг.2-9 показаны различные этапы создания перемычки, показанной на фиг.1.

На фиг.10-13 показано соединение электронного элемента после создания перемычки.

На фиг.2 показаны предварительно вырезанные полоски 2 и 3 прямоугольной формы, одна из коротких сторон которых остается связанной с подложкой. Вырезы сделаны на каждой стороне дорожек 4, которые должны пересекаться сегментом 1 дорожки.

На фиг.3 показано сечение сборки плоскостью А-А на фиг.2, которое иллюстрирует первый этап выполнения перемычки, образуемой сегментом 1 дорожки.

Сегмент 1 накрывает первую полоску 2, но не приклеивается к ней.

Фиг.4 показывает первую предварительно вырезанную полоску 2, отогнутую вниз с тем, чтобы позволить сегменту 1 дорожки пройти через образованный вырез. Сегмент 1 сгибают по кромке выреза, образованного полоской, и затем направляют вниз через этот вырез.

На фиг.5 показана первая полоска 2, возвращенная снова на тот же самый уровень, что и подложка 5, то есть в то же положение, как перед проводкой сегмента 1 дорожки. Последний загибают на противоположную сторону подложки 5 и направляют под дорожками 4 на вторую предварительно вырезанную полоску 3.

На фиг.6 показана вторая проводка сегмента 1 дорожки через вырез, образованный второй полоской 3. На этот раз полоску 3 отгибают вверх, чтобы позволить сегменту 1 пройти сквозь подложку 5. Сегмент 1 дорожки затем сгибают по кромке выреза, как при первой проводке сквозь подложку 5.

На фиг.7 показана вторая полоска, возвращенная в первоначальное положение, с сегментом 1 дорожки, проведенным сквозь подложку 5.

Фиг.8 и 9 иллюстрируют конечное положение сегмента 1 дорожки, отогнутого за край подложки 5 рядом с другими дорожками. Часть сегмента 1 дорожки становится соединительной зоной 7 для электронного элемента 6. Первый контакт припаивают к сегменту 1 дорожки, а другой контакт - к дорожке, расположенной рядом с указанным сегментом, как это показано на фиг.10 и 11.

На фиг.12 показан другой способ соединения элемента 6 с проводящими дорожками.

Элемент расположен в окошке, вырезанном в подложке таким образом, что его контакты обращены к дорожкам, проходящим в пределах окошка. Такая сборка дает возможность разместить электронный элемент в подложке и получить благодаря этому электронную этикетку с минимальной толщиной.

Согласно другому примеру осуществления настоящего изобретения вместо использования полосок, выштампованных из подложки, проводка перемычки с одной стороны подложки на другую выполняется через вырез, образованный с удалением материала подложки, например сверлением или вырубкой. Аналогичным образом, как и в случае с полосками, перемычку образуют с помощью электропроводящего сегмента, составляющего продолжение дорожки, сформированной из проводящего слоя. Этот сегмент, свободный от клеящего вещества, проходит сквозь подложку через вырез и создает соединение на другой ее поверхности.

Такой способ делает возможным производство очень недорогих электронных схем с одним проводящим слоем при сохранении возможности размещать одну или множество дорожек, пересекающих другие дорожки.

Если, например, необходима электронная этикетка или карта с микрочипом (чип-карта), то вырезы герметично закрывают специальным уплотняющим веществом, например, эпоксидной смолой. Финишная операция ламинирования обеспечивает плоскостность схемы.

1. Электронная схема, содержащая, по меньшей мере, один электронный элемент (6), выполненную из гибкого изолирующего материала подложку (5), по меньшей мере, один адгезионный слой и проводящий слой с множеством дорожек (4), причем электронный элемент (6) содержит, по меньшей мере, две соединительные зоны (7), по меньшей мере, одна из которых электрически соединена с проводящим слоем посредством проводящей перемычки, отличающаяся тем, что подложка содержит, по меньшей мере, одну полоску (2, 3) преимущественно прямоугольной формы, созданную путем прорезания подложки (5) по трем сторонам полоски, причем оставшаяся сторона полоски связана с подложкой (5), а перемычка образована проводящим сегментом (1), выделенным из проводящего слоя, свободным от любого клеящего вещества, проведенным сквозь подложку через один из вырезов, которые образованы за счет формирования полосок (2, 3), и соединенным с соединительной зоной (7).

2. Электронная схема по п.1, отличающаяся тем, что подложка (5) имеет первую поверхность с первым адгезионным слоем и первым проводящим слоем, а также вторую поверхность со вторым адгезионным слоем и вторым проводящим слоем, причем перемычка образована проводящим сегментом (1), выделенным только из второго проводящего слоя, свободным от клеящего вещества, проходящим сквозь подложку (5) через один из вырезов, которые образованы за счет формирования полосок (2, 3), и соединенным с соединительной зоной (7) и/или первым проводящим слоем.

3. Электронная схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что несколько перемычек, образованных сегментами (1) дорожек, проведено сквозь подложку (5) через один и тот же вырез.

4. Электронная схема по п.1 или 2, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одна перемычка, образованная сегментами (1) дорожек, проведена через подложку (5) столько раз, сколько необходимо для пересечения дорожек (4), принадлежащих проводящему слою, чтобы обеспечить соединение с соединительной зоной (7).

5. Электронная этикетка, отличающаяся тем, что содержит электронную схему согласно любому из пп.1-4.

6. Способ изготовления электронной схемы, содержащей подложку (5), образованную из гибкого изолирующего материала, по меньшей мере, один адгезионный слой и проводящий слой с множеством дорожек (4), а также электронный элемент (6), отличающийся тем, что выполнение перемычки между зоной проводящего слоя и целевой соединительной зоной (7) осуществляют посредством следующих операций: продлевают дорожку в проводящем слое для образования проводящего сегмента (1), вырезают в подложке (5) полоску преимущественно прямоугольной формы, одна из сторон которой связана с подложкой (5), временно открывают вырез в подложке путем отжатия полоски (2, 3), которую отгибают по стороне, связанной с подложкой (5), проводят проводящий сегмент (1) через указанный вырез, сгибают проводящий сегмент (1), располагая его на противоположной поверхности подложки (5), закрывают вырез после проводки проводящего сегмента (1) возвращением полоски в первоначальное положение на уровне подложки (5), соединяют проводящий сегмент (1) с целевой соединительной зоной (7).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что целевая соединительная зона расположена на проводящем слое и проводящий сегмент (1) возвращают к указанному проводящему слою посредством его повторной проводки сквозь подложку через вырез, образованный при формировании дополнительной полоски (2, 3), а затем закрепляют сегмент (1) на подложке (5) активацией клея, входящего в состав адгезионного слоя.