收发器制造技术

本发明专利技术涉及一种收发器装置，该收发器装置包括：衬底，该衬底具有电介质材料和／或磁材料层，所述电介质材料具有高于１的相对渗透率，所述磁材料具有高于１的相对磁导率；单片集成在该衬底中和／或该层中的天线，该天线被设置成发送和接收信号；以及单片集成在该衬底中的电路，其耦合到该单片集成天线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种收发器装置。在无线通信中，现有技术天线被实现为独立的无源组件，也就是说被实现为与芯片分开提供的组件，其没有被集成到这种电子芯片中。天线在无线通信中的一种应用是所谓的射频标识标签(RFID标签)。射频标识(RFID)是通过无线电传输进行的标识，其是一种能够无接触地读取和存储数据的方法。这种数据被存储在RFID标签(电子标签)上，并且常常也被存储在转发器上。通过电磁波来读取所存储的数据，所述电磁波可以通过所述RFID标签内的天线而耦合进入，并且可以由所述天线辐射。RFID标签的构造尺寸主要取决于包含在其中的天线，因此这在RFID标签的小型化方面成为一个限制因素。从现有技术中获知的RFID标签的尺寸通常是几毫米到几厘米。RFID标签被使用在电子证券保护系统中以用于防盗，其还被用于自动化技术中的应用(例如作为通行费系统的一部分自动识别通行车辆)、访问控制系统、无现金支付、滑雪票、加油卡、动物识别以及外借图书馆中的应用。RFID标签通常包含天线、用于接收和发送电磁波的电路(转发器)以及信号处理电路。有源的RFID标签是电池操作的，无源的RFID标签从所接收的无线电波中获得其用于发送信息的能量。实际上，RFID标签上的天线通常被实施为无源组件，也就是说被实施为非集成电路组件，这主要是基于以下事实通信所需的能量传输对于天线长度有(最小)要求。因此，举例来说，当偶极天线变得短于λ/4时，所述偶极天线的辐射功率显著降低，其中λ是所述电磁辐射的波长。同样地，天线的尺寸越小，由RFID应用中的偶极子/偶极子耦合在近场中传输的功率就越低。单独生产非集成天线是非常昂贵的，此外在封装工艺中还存在用于把天线连接到芯片的其他成本。在RFID应用中，用于芯片生产、天线生产和封装的成本是近似均匀分配的部分。因此，集成所述天线可以降低至少一半的成本。根据参考文献，具有集成天线的RFID芯片是已知的，其具有0.4mm×0.4mm的尺寸。然而，具有集成的、因而是小型化的天线的该RFID芯片的缺点在于，其中所述天线与读取器的电场之间的耦合非常得差。这就导致从获知的具有集成天线的RFID芯片的范围极短。尽管从或者的μ芯片具有内置天线，并且该内置天线在原理上允许无接触通信，但是该天线所能达到的与读取器的通信距离大大受限，这是由于该天线被提供为集成组件，因此其尺寸非常小。为此，由于所传输的波的低功率，从获知的RFID标签无法被用于很多RFID应用，或者在使用时达不到足够好的质量。参考文献公开了一种有限元分析以作为宏观微带天线的模型，该天线的尺寸在几厘米的范围内。对于根据的理论分析，假定一个基平面，其上设置有铁电体层，在该铁电体层上设置有亚铁磁体层，在该亚铁磁体层上设置有微带天线。根据，所述铁电材料和亚铁磁材料被用于降低所述天线的谐振频率，从而提供一种用于低频应用的天线。参考文献描述了一种半导体衬底，该半导体衬底具有单片集成的电路并且具有耦合到该单片集成电路的天线结构。此外，在参考文献中描述了一种在砷化镓衬底上的微波电路。该微波电路具有相位匹配网络、射频馈电网络以及多个电路结构以用于控制射频路径上的电相移，其中所述多个电路结构通过该电路相连。参考文献公开了一种具有振荡器的微波发送器和微波接收器，所述微波发送器和微波接收器分别具有多个IMPATT二极管以作为有源装置。此外，提供了一个微带表面区域，其在操作中充当谐振器，并且同时充当天线。所述IMPATT二极管和所述微带表面区域是由相同的半导体衬底形成的。此外，从参考文献获知一种具有集成天线的微波毫米波模块。形成一个多层衬底，该多层衬底包括第一电介质层、第二电介质层和第三电介质层。在第三电介质层上产生射频电路线，并且在其上产生一个半导体芯片。在第二电介质层的一侧上形成开槽的孔，并且在另一侧上形成天线馈线。在第一电介质层中，形成辐射电磁波的多个开槽孔。通过一个黏附层把一个有机层叠置在该多层衬底上。参考文献描述了一种具有嵌入的天线线圈的射频标识标签电路。所述天线线圈具有印制在一个衬底的相对两侧上的两个绕组。第一绕组的线和第二绕组的线彼此偏移，以便减小所述绕组之间的寄生电容。本专利技术特别是基于提供一种收发器装置的目的，借助于该收发器装置可以传输足够大的电磁功率，其中该收发器装置可以被小型化并且能够以可承受的成本来生产该收发器装置。所述目的是通过一种收发器装置而实现的，该收发器装置具有如在独立权利要求中所述的特征。根据本专利技术的收发器装置包含衬底以及天线，其中该衬底具有电介质材料和/或磁材料层，所述电介质材料的相对渗透率高于1，所述磁材料的相对磁导率高于1，并且其中该天线在该层上和/或在该层中被单片集成在该衬底中，该天线用于发送和接收信号。此外，所述收发器装置具有单片集成在该衬底中的电路，其耦合到所述单片集成天线。在提供具有单片集成在衬底中的天线的收发器装置的过程中可以看出本专利技术的基本思想，在该天线中可以实现对该天线的有效(即电磁有效)延长，而无需增大几何尺寸，其中，在所述天线的内部(即在其紧接的环境区域中)形成具有足够高的相对渗透率或者足够高的磁导率的材料。通过在该单片集成的天线的环境区域内形成电介质材料或者磁材料，可以有效地增大所述有效天线长度并且同时可以实现收发器装置的较小的结构尺寸。换句话说，使用小型化的单片集成天线来产生在其电磁属性方面与没有电介质/磁材料的较大天线具有类似功能的结构。这样确保了良好的效率(特别是在所述收发器装置与相应的收发器装置的通信过程中具有足够大的电磁功率传输，例如与对应于被安排成RFID标签的收发器装置的读取器进行通行)，并且所述单片集成天线的几何尺寸较小。由于这些特性，根据本专利技术的收发器装置特别适合于产生小型化的RFID标签。当几何长度保持不变时，本专利技术因此通过提供具有足够高的相对渗透率er或者足够高的相对磁导率μr的材料(例如各支持层)来实现对所述天线的有效电磁延长。这样大大改进并提高了天线的电磁效果，而不会几何地延长由芯片尺寸预先确定的天线长度。对于所述制造工艺，实现根据本专利技术的收发器装置仅仅意味着在并行芯片制造中引入附加的一级(以用于形成所述电介质/磁材料)，另一方面，外部天线的昂贵的制造工艺以及在串行制造工艺中费力地组装天线和芯片就变得多余了。这样大大降低了所述收发器装置的总的制造成本，成本节约在50％或者更多。对于并行安排在衬底上的天线，所述电磁有效天线长度Leff由等式(1)给出Leff=Lϵrμr---(1)]]>在等式(1)中，L是几何天线长度，er是电介质(例如铁电)层的相对渗透率，并且μr是磁层(例如铁氧层)的相对磁导率。利用足够大的相对渗透率Er或者利用足够大的相对磁导率μr，因此所述有效天线长度Leff可以比所述几何尺寸L大很多。所述相对渗透率和相对磁导率分别可以取决于电磁辐射的频率。这对于这两个数字的绝对值以及它们的虚部同样适用，因此适用于在操作中出现的损耗。例如，对于足够低的频率(例如125kHz)，在1000的范围之内的相对渗透率可以利用钛酸锶钡(BST)的铁电薄膜获得，几百的相对磁导率可以利用铁氧体层获得。对于电有效天线，这样例如导致与实际天线尺寸相比有效延长了500倍。根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种收发器装置，包括：　　　　衬底，该衬底具有电介质材料和／或磁材料层，所述电介质材料具有高于１的相对渗透率，所述磁材料具有高于１的相对磁导率；　　　　单片集成在该衬底中和／或该层中的天线，该天线被设置成发送和接收信号；　　　　单片集成在该衬底中的电路，其耦合到该单片集成天线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：BT克诺尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]