DISPOSITIVO DE ACOPLAMIENTO PARA TRANSPONDEDOR Y TARJETA INTELIGENTE CON DICHO DISPOSITIVO.

Dispositivo de acoplamiento para transpondedor y tarjeta inteligente con dicho dispositivo. Campo de la invención La presente invención se refiere a un dispositivo de acoplamiento para un dispositivo transpondedor y a una tarjeta inteligente que comprende un dispositivo transpondedor acoplado de forma inductiva a un dispositivo de acoplamiento. El objetivo de la invención es más particularmente un dispositivo de acoplamiento que resulta sencillo de fabricar, en particular, para tarjetas sin contacto o de interfaz dual. Estado de la técnica La tecnología de una unidad de acoplamiento inductivo es conocida en la técnica y se publicó por primera vez para transpondedores RFID en la patente US nº 5.270.717, como solución para proporcionar una configuración de transpondedor/antena de alcance extendido. Un transpondedor convencional se acopla a una antena larga y estrecha por medio de una bobina acoplada de forma holgada. Este documento describe el principio general de un dispositivo de acoplamiento inductivo. Un dispositivo de acoplamiento para un transpondedor comprende en general una antena principal configurada para la comunicación de largo alcance con un lector RFID externo y una antena secundaria conectada en serie, estando configurada la antena secundaria como tal para acoplarse de forma inductiva a una antena del dispositivo transpondedor. El acoplamiento inductivo, denominado también acoplamiento magnético, capacitivo o reactivo, se define por contraposición al acoplamiento eléctrico directo con material eléctricamente conductor. Las referencias en la presente descripción a acoplamiento inductivo, magnético, capacitivo o reactivo se refieren a un acoplamiento que es, de forma predominante o principal, inductivo, magnético, capacitivo o reactivo. Se apreciará que un acoplamiento que es principalmente inductivo también puede incluir algún acoplamiento capacitivo. A la inversa, un acoplamiento que es principalmente capacitivo también puede incluir algún acoplamiento inductivo (magnético) como mecanismo de acoplamiento secundario. A los sistemas que usan un acoplamiento principalmente inductivo se les hace referencia en la presente memoria como acoplamiento inductivo, y a los sistemas que usan un acoplamiento principalmente capacitivo se les hace referencia en la presente memoria como acoplamiento capacitivo. Esta tecnología se ha usado de manera extensa para la fabricación de tarjetas sin contacto. Como ejemplo, la figura 1 ilustra la exposición realizada en la patente US nº 5.955.723. Una unidad de transpondedor comprende un chip 1 con una antena 2 y un dispositivo de acoplamiento inductivo, que comprende una antena principal 3 y una antena secundaria 4 conectadas en serie. Todos los elementos están integrados en el cuerpo de la tarjeta y están destinados a ampliar el alcance y la calidad de la comunicación de la unidad de transpondedor, en particular en el caso de una tarjeta sin contacto. En el documento EP 0 931 295, se describe un planteamiento similar para una tarjeta inteligente RFID. Se proporciona un módulo con una antena en el mismo, y el módulo se fija en un rebaje del sustrato de la tarjeta alojado con un dispositivo de acoplamiento inductivo. El montaje se logra de tal manera que la antena en el módulo está acoplada de forma inductiva con la antena secundaria del dispositivo de acoplamiento. En los documentos EP 0 875 039 y WO 07 026 077, se dan a conocer módulos similares con antena. Esta solución es particularmente interesante para módulos de interfaz dual (con contacto y sin contacto). Se presenta una alternativa en el documento EP 0 977 145, en el que se forma una antena directamente en la superficie del chip, cuando las antenas principal y secundaria del dispositivo de acoplamiento se han formado en una placa modular en la cual se va a montar el chip con el método de flip-chip. A este tipo de pequeños transpondedores (chip y antena juntos) se le denomina coil-on-chip, y es conocido en la técnica y está distribuido ampliamente en el mercado. En todos los documentos de la técnica anterior previamente citados, se propone un dispositivo de acoplamiento que funciona con una unidad de transpondedor. El chip está conectado eléctricamente a la antena de mayor tamaño (la antena principal del dispositivo de acoplamiento) sin conexión física. Dichas unidades son mucho más resistentes al esfuerzo mecánico que las correspondientes que usan medios de conexión tradicionales tales como puntos de soldadura, bornes o hilos. La antena de transpondedor se mantiene en un tamaño pequeño (aproximadamente el tamaño del chip o del módulo) y se monta en la misma estructura rígida que el chip. Puede ser el propio chip o estar situada dentro de/sobre el encapsulado del chip (como un módulo de chip). Todas las configuraciones dadas a conocer anteriormente, también como dipolo, de parche, de ranura, espiral, de hilo, de un solo bucle, de múltiples bucles y varios tipos híbridos de antena, son adecuadas para dichos sistemas de acoplamiento inductivo. El mecanismo para generar el campo magnético en el dispositivo de acoplamiento magnético puede variar basándose en el tipo o configuración de la antena. Son posibles todos los tipos de 2 E07117825 08-11-2011   acoplamiento, a baja frecuencia (LF: entre 30 y 300 kHz), alta frecuencia (HF: entre 3 y 30 MHz) o frecuencia ultra alta (UHF: por encima de 300 MHz). La cuestión clave de esta tecnología es hallar un proceso sencillo y eficaz de producción en serie para fabricar el dispositivo de acoplamiento. El problema es que todos los elementos del dispositivo de acoplamiento se deben sintonizar de forma precisa para obtener la característica de transmisión y las prestaciones deseadas del sistema en su conjunto (dispositivo de acoplamiento + dispositivo transpondedor). Esto se ilustra, por ejemplo, en la ecuación que proporciona la inductancia mutua en el documento EP 1 325 468. En la actualidad se han propuesto muchas soluciones que implican, todas ellas, un proceso de fabricación de múltiples etapas. Una solución (usada, por ejemplo, por Smart Packaging Solutions, Francia) es usar una antena grabada, en una lámina central de material dieléctrico. Dos extremos de la antena, uno en cada lado de la lámina, se ensanchan para formar la superficie de electrodo opuesto de un condensador. Mediante la selección precisa de la relación de las dos superficies, se puede sintonizar la capacitancia del elemento. Un inconveniente de este método es que las pistas de la antena en cada lado de la lámina se deben conectar eléctricamente a través de esta última. Otras soluciones como la conexión de condensadores, el cierre de bucles de antena, etcétera, implican todas ellas etapas adicionales de fabricación, la mayor parte del tiempo con dificultades técnicas y posibilidad de errores elevadas. Esta complejidad implica una producción menos reproducible y de menor calidad, lo cual es un inconveniente esencial para la producción en serie. Una versión simplificada de un dispositivo de acoplamiento consiste en usar una estructura conductora como resonador con el fin de incrementar la interacción de la antena del transpondedor con el campo magnético del lector. Un resonador de este tipo puede presentar efectos diferentes, y formas diferentes. Por ejemplo, la barra de carga descrita en la patente US nº 6.285.342 se ajusta selectivamente para cambiar la parte real de la impedancia de entrada de una antena serpenteante. En el documento DE 100 10 936, se describe un resonador en espiral que está acoplado a la antena de bucle de un transpondedor. La espiral está formada por un hilo metálico de diámetro d. El tamaño del paso (distancia media entre las vueltas de la espiral) p debería estar entre 1 y 5d para garantizar un acoplamiento magnético correcto con la antena de bucle. En el documento WO 06 125 916 se da a conocer otro resonador en espiral. El devanado espiral está formado por una pista conductora obtenida mediante grabado en cobre. La pista tiene una anchura de 0,15 mm. El paso del devanado espiral es también de 0,15 mm, como la distancia entre la bobina de la antena (del transpondedor a acoplar al resonador) y una vuelta (interna/externa) de la espiral. Como los extremos del devanado espiral están sueltos y existen capacitancias parásitas entre las vueltas de la espiral, se puede producir una resonancia de corriente a una frecuencia particular. A continuación, esta corriente se transmite a la bobina de la antena también por acoplamiento capacitivo. En contraposición al dispositivo de acoplamiento antes descrito, los dos resonadores en espirales descritos en estos últimos ejemplos presentan principalmente un comportamiento de acoplamiento capacitivo. No es posible ningún acoplamiento inductivo con la antena de un transpondedor ya que el efecto de las capacidades parásitas es demasiado importante. En la Fig. 2... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de acoplamiento (10) para el acoplamiento entre un dispositivo transpondedor (7) y un dispositivo lector, comprendiendo dicho dispositivo transpondedor una antena de transpondedor (8) conectada a un chip de transpondedor (9), caracterizado porque el dispositivo de acoplamiento comprende una pista conductora continua que tiene una sección central y dos secciones externas, formando la sección central por lo menos una espiral pequeña (12) para el acoplamiento inductivo con el dispositivo transpondedor, formando cada una de las secciones externas una espiral grande (11, 11) para el acoplamiento inductivo con el dispositivo lector, presentando la espiral pequeña de la sección central un paso mayor que los pasos de la espiral grande de las secciones externas, y estando los dos extremos (13, 13) de la pista continua sueltos, de tal modo que el dispositivo de acoplamiento forma un circuito abierto. 2. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 1, en el que los pasos de las espirales grandes (11, 11) se seleccionan de manera que las capacitancias parásitas entre vueltas sean importantes y de manera que las espirales grandes presenten principalmente un comportamiento capacitivo. 3. Dispositivo de acoplamiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el paso de la espiral pequeña se selecciona de manera que las capacitancias parásitas entre vueltas sean insignificantes, y de manera que la espiral pequeña presente principalmente un comportamiento inductivo. 4. Dispositivo de acoplamiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que los pasos de las dos espirales grandes (11, 11) son aproximadamente iguales. 5. Dispositivo de acoplamiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que una de dichas espirales grandes es una espiral exterior y la otra de dichas espirales grandes es una espiral interior, la distancia de separación entre la vuelta interna de la espiral grande exterior (11) y la vuelta externa de la espiral interior (11) es constante y aproximadamente igual al paso de las espirales grandes. 6. Dispositivo de acoplamiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la pista conductora está realizada con un único hilo continuo. 7. Dispositivo de acoplamiento según la reivindicación 6, en el que el hilo está incrustado en una superficie de un sustrato. 8. Dispositivo de acoplamiento según una de las reivindicaciones 6 a 7, en el que los pasos de las espirales grandes (11, 11) son aproximadamente equivalentes al diámetro del hilo. 9. Dispositivo de acoplamiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la espiral pequeña (12) tiene aproximadamente las mismas dimensiones que la antena de transpondedor (8). 10. Tarjeta inteligente que comprende un dispositivo transpondedor acoplado de forma inductiva a un dispositivo de acoplamiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, habiéndose formado el dispositivo de acoplamiento en una capa central de la tarjeta inteligente. 11. Tarjeta inteligente según la reivindicación 10, en la que el dispositivo transpondedor es un módulo de interfaz dual, estando montada la antena de transpondedor en el módulo. 12. Tarjeta inteligente según una de las reivindicaciones 10 a 11, en la que una de las espirales grandes (11) tiene aproximadamente las mismas dimensiones que la tarjeta. 13. Tarjeta inteligente según una de las reivindicaciones 10 a 12, en la que un resonador en espiral (5) que tiene aproximadamente las mismas dimensiones que una de las espirales grandes (11) está colocado en el cuerpo de la tarjeta en proximidad vertical de esta espiral grande. 8 E07117825 08-11-2011   9 E07117825 08-11-2011   E07117825 08-11-2011   11 E07117825 08-11-2011