DE19730166A1 - Transponderanordnung und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents
Transponderanordnung und Verfahren zu deren HerstellungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Transponderanordnung und ein Verfahren zu deren
Herstellung.
Transponderanordnungen sind insbesondere zur Identifizierung von Objekten mittels
berührungslosem Signalaustausch über elektrische und/oder vorzugsweise
magnetische Felder von Bedeutung.
Als Bauformen sind beispielsweise Transponderanordnungen in Scheckkartenformat
(GB 2 133 950 A) oder längliche Glaskörper vorteilhaft im Einsatz.
Aus der WO 97/10520 ist eine Transponderanordnung mit einer auf einen flachen
Spulenträger gewickelten Spulenanordnung bekannt, welche besonders geeignet ist
zur Befestigung auf Objekten mit metallischer Oberfläche.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach herstellbare und
handhabbare Transponderanordnung, insbesondere auch zur Befestigung auf
metallischen Oberflächen, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen
Transponderanordnung anzugeben.
Die erfindungsgemäße Transponderanordnung ist im Patentanspruch 1, das
Herstellungsverfahren im Patentanspruch 31 angegeben. Die Unteransprüche
enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen.
Die Erfindung führt bei einfacher und kostengünstiger Herstellung zu einer
zuverlässigen und im Gebrauch besonders stabilen Transponderanordnung.
Insbesondere kann die Transponderanordnung aufgrund ihrer durch den Vollverguß
sehr guten Passivierung auch dann an einem Objekt verbleiben, wenn dieses
aggressiven Einflüssen ausgesetzt ist, beispielsweise einen Reinigungsprozeß
durchläuft.
Vorteilhafterweise können Transpondermodul und Trägermodul in separaten und damit
für sich optimierbaren vorangehenden Herstellungsabschnitten fertiggestellt werden.
Insbesondere ist beim Zusammenbau keinerlei elektrische Kontaktierung mehr
erforderlich, so daß die Transpondermodule vorher abschließend auf
Funktionsfähigkeit getestet werden können. Die Trägermodule können insbesondere in
einer bevorzugten Ausführung als geformte Blechteile besonders kostengünstig
hergestellt werden und dabei mehrere vorteilhafte Einzelelemente der Anordnung in
sich vereinen.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Abbildungen noch eingehend veranschaulicht. Dabei zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Trägermodul;
Fig. 2 eine erste Seitenansicht eines solchen Trägermoduls mit eingesetztem
Transpondermodul;
Fig. 3 eine zu Fig. 2 um 90° verdrehte weitere Seitenansicht;
Fig. 4 eine zu Fig. 3 alternative Ausführung;
Fig. 5 eine Schrägansicht eines Transpondermoduls;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines vorteilhaften Herstellungsverfahrens.
Die Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine Vorform eines Trägermoduls in der
bevorzugten Ausführung eines geformten Metallblechs. Das Trägermodul besteht
einstückig aus im wesentlichen den Elementen Grundplatte G, Laschen L und
Halteelementen H und ist in diesem Stadium im wesentlichen eben ausgeführt. Die
Grundplatte G weist Abstandselemente S in Form von Auswölbungen des Blechs zur
Transponderseite hin auf. Ferner enthält die Grundplatte Aussparungen oder
Durchbrüche D.
Die Laschen führen seitlich von der Grundplatte weg und werden später im
wesentlichen senkrecht zu der Ebene der Grundplatte weggebogen. Die Halteelemente
H können in der Ebene der Grundplatte G liegen oder leicht gegen diese versetzt sein.
Die Halteelemente können zusätzlich mit Löchern B ausgestattet sein, um eine
Befestigung über Schrauben Bolzen oder dergleichen zu ermöglichen. Bei einer
Befestigung über Löten oder Schweißen, insbesondere Punktschweißen sind solche
Löcher nicht erforderlich. In skizzierten Beispiel führen die Laschen nur an zwei
gegenüberliegenden Kanten, die für die Beschreibung der Anordnung als Längskanten
der Grundplatte bezeichnet seien, weg. An den beiden anderen Kanten der
Grundplatte, die zu Unterscheidung als Stirnkanten bezeichnet seien, sind im
skizzierten Beispiel keine Laschen vorgesehen, ohne jedoch Varianten mit Laschen
auch an diesen Kanten grundsätzlich auszuschließen.
Gegen eine eventuelle Tendenz eines eingesetzten Transpondermoduls, im
Trägermodul parallel zu den Längskanten zu verrutschen, können an den Stirnkanten
der Grundplatte Fixierungselemente F beispielsweise in Form von Aufbiegungen oder
Aufwölbungen, an denen Kanten des Transpondermoduls anliegen können,
vorgesehen sein.
Die Halteelemente H erfüllen eine doppelte Funktion, indem sie zum einen die Position
der Grundplatte in der Vergußform beim Vergießen festlegen und zum anderen als
Befestigungselemente für die fertige Transponderanordnung auf einem Objekt dienen.
Die Grundplatte G hat eine annähernd gleiche Flächenausdehnung wie das zur
Auflage darauf vorgesehene Transpondermodul. Die punktierte Linie, welche die
Grundplatte umgibt, deutet die Umrisse des Vergußkörpers V der später fertig
vergossenen Transponderanordnung an und macht deutlich, daß die Vergußmasse
das ganze Transpondermodul und die Grundplatte des Trägermoduls seitlich umgibt,
hingegen die Halteelemente H aus dem Vergußkörper hinausragen.
In Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Transponderanordnung parallel zu den Längskanten
der Grundplatte durch die Abstandselemente und Durchbrüche in Seitenansicht
skizziert. In der Grundplatte G sind die Abstandselemente S als Aufwölbungen der
Grundplatte zu erkennen, welche gewährleisten, daß der mittlere Bereich des
Transpondermoduls einen geringen Abstand von der Grundplatte einhält. Hierdurch
werden Beschädigungen der in diesem Bereich vorhandenen Spulenwicklung um den
Spulenträger vermieden. Durch die Fixierungselemente F an den Stirnkanten der
Grundplatte G ist das Transpondermodul gegen Verschiebungen in dieser Richtung
gesichert.
Die Vergußmasse umgibt das Transpondermodul vollständig nach allen Seiten. Im
skizzierten Beispiel nach Fig. 2 bildet die Grundplatte G einen Teil einer der Flächen
des als quaderförmig angenommenen Vergußkörpers und schließt somit diesen nach
einer Seite ab. Durch die Abstandselemente wird auch der Bereich zwischen
Transpondermodul und Grundplatte mit Vergußmaterial gefüllt.
Über die Durchbrüche D kann eine weitere Verankerung des Trägermoduls,
insbesondere dessen Grundplatte, mit dem Vergußmaterial erreicht werden. Eine
solche Verankerung kann weiter verbessert werden, wenn das Vergußmaterial die
Ränder der Durchbrüche hinterfassen kann, beispielsweise durch geringe Aufwölbung
der Ränder der Durchbrüche, wie mit RD in Fig. 2 angedeutet.
Der Spulenträger ST des Transpondermoduls zeigt endständige spulenfreie Bereiche
W, mit denen er auf den Abstandselementen S aufliegt. Hierdurch werden
Beschädigungen der Spule zuverlässig vermieden. Die Laschen sind in der Skizze
nach Fig. 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellung nicht mietangedeutet.
Fig. 3 zeigt ein Schnittbild durch eine Transponderanordnung parallel zu den
Stirnkanten der Grundplatte. In dieser Darstellung deutlich erkennbar sind die im
wesentlichen senkrecht von der Grundplatte zur Transponderseite hin gebogenen
Laschen L und deren Funktion zum Greifen des Transpondermoduls TM in dem
Trägermodul. Hierfür können die Laschen vorteilhafterweise noch ungefähr in Höhe der
Oberkante des Transpondermoduls mit schrägen Anlaufflächen P versehen sein, über
welche das Transpondermodul unter Spreizung der Laschen einfach in das
Trägermodul einsetzbar ist und durch die federnd anliegenden Laschen gehalten und
leicht in Richtung der Grundplatte gedrückt wird. Dies ermöglicht auf einfache und
zuverlässige Weise eine Festlegung des Transpondermoduls in der richtigen Position
für den Vergußvorgang.
Die Laschen können sich in einer Ausführungsform wie im skizzierten Beispiel soweit
von der Grundplatte wegerstrecken, daß sie mit ihren Enden beim Einsetzen in die
Vergußform an deren gegenüberliegender Wandung anliegen und während des
Vergußvorgangs unter Umständen leicht zur Grundplatte hin drückend deformiert sind.
Die Enden der Laschen erscheinen dann als allerdings kaum sichtbare Punkte in der
Oberfläche des Vergußmaterials. Die unterbrochene Linie zeigt wieder die Begrenzung
des Vergußkörpers der vergossenen Transponderanordnung an und verdeutlicht die
vollständige Einkapselung des Transpondermoduls mit über den Vergußkörper
hinausragenden Halteelementen H.
Die Anordnung der in Fig. 4 skizzierten Art unterscheidet sich dadurch von der in Fig.
3 skizzierten Anordnung, als in diesem Fall der Vergußkörper auch die Grundplatte
vollständig einschließt und unterhalb der Grundplatte, d. h. auf deren dem
Transpondermodul abgewandter Seite noch eine Schicht Vergußmaterial vorhanden
ist. Bei einer solchen Anordnung wirken sich die Durchbrüche in der Grundplatte
vorteilhaft als Materialbrücken aus, welche eine sichere Verbindung des auf beiden
Seiten der Grundplatte vorhandenen Vergußmaterials gewährleisten. Die
Halteelemente H sind in dieser Ausführung vorteilhafterweise gegen die Ebene der
Grundplatte nach unten versetzt umgebogen und liegen zumindest ungefähr in der
Ebene der Grenzfläche des Vergußkörpers. Die Laschen sind in dem in Fig. 4
skizzierten Beispiel nicht bis zur Oberfläche des Vergußkörpers geführt, um in der
Vergußform nicht die Grundplatte nach unten zu drücken.
In Fig. 5 ist ein in Grundzügen an sich bekanntes bevorzugtes Transpondermodul
skizziert, bei welchem auf einen Spulenträger ST eine Spulenanordnung SP mit einer
Vielzahl von Windungen gewickelt ist. Auf einer Fläche des Spulenträgers T ist
zusätzlich ein elektronischer Transponderschaltkreis E angeordnet, der mit der Spule
elektrisch verbunden ist. Das Transpondermodul ist nicht nach außen kontaktiert und
bildet einen passiven feldgespeisten Transponder. Der Spulenträger ST ist
beispielsweise quaderförmig mit Höhe m Breite n und Länge o, wobei vorzugsweise m
wesentlich kleiner ist als n und o, insbesondere m<5 mm. In Längsrichtung endständig
zeigt das Transpondermodul auf dem Spulenträger ST spulenfreie Bereiche W. In
diesen spulenfreien Bereichen liegen vorteilhafterweise sowohl die Abstandselemente
E als auch die Laschen L des Trägermoduls. Die Hauptmagnetfeldrichtung der
Spulenanordnung verläuft parallel zur Längsrichtung des Spulenträgers. Der
Spulenträger besteht vorteilhafterweise aus Ferritmaterial. Ein derartiges
Transpondermodul ist, wie an sich bekannt, besonders vorteilhaft für die Anordnung
auf Objekten mit metallischer Oberfläche. Durch die besondere Eignung des in Fig. 5
skizzierten Transpondermoduls zur Anordnung auf metallischen Flächen ist auch die
Verbindung mit einem metallischen Trägermodul bei zur Grundplatte paralleler
Ausrichtung der Magnetfeldrichtung der Spulenanordnung besonders günstig.
In Fig. 6 ist schematisch eine vorteilhafte Möglichkeit der kostengünstigen Herstellung
erfindungsgemäßer Transponderanordnungen skizziert. Dabei wird ausgegangen von
der Vorgabe von Vorformen der Trägermodule wie beispielsweise in Fig. 1 skizziert als
vorgestanztes Band mit einer Vielzahl aufeinanderfolgender solcher Vorformen. Bei
kontinuierlichem oder quasi kontinuierlichem Vorschub des Bandes können in einem
ersten Schritt die Laschen aus der Ebene der Grundplatten weggebogen und in einem
nächsten Schritt die Trägermodule mit Transpondermodulen bestückt werden. Für die
weitere Verarbeitung kann beim Form-Verguß der Verbund im Band beibehalten und
die vergossenen Anordnungen anschließend separiert oder die Separierung vor dem
Vergießen vorgenommen werden.
Unter Vergießen seien dabei alle Formen der Behandlung zusammengefaßt, bei
welchem die Träger- und Transpondermodule von einem gieß- oder spritzfähigen oder
ähnlich beschaffenen Material, welches anschließend verfestigbar ist, umgeben
werden, insbesondere auch das sogenannten Molding.
Eine andere kostengünstige Herstellungsmethode ist die sogenannte Nutzen-Fer
tigung, bei welcher eine Mehrzahl z. B. flächig verbundener Träger- und
Transpondermodule gleichzeitig in einer Mehrfach-Vergußform vergossen und
anschließend separiert werden. Ebenfalls gebräuchlich ist die Vorgabe einer Mehrzahl
von Vorformen als flächigen oder vorzugsweise streifenförmigen Verbund zur Einlage
in eine Kassette eines Bearbeitungsautomaten und sukzessive Abarbeitung.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Bespiele beschränkt, sondern
im Rahmen des Erfindungsgedankens mit dem Fachmann geläufigen Mitteln in
verschiedener Weise variierbar.
Claims (33)
1. Transponderanordnung mit einem Transpondermodul (TM) und einem Trägermodul
(G), welche in einem kompakten Vergußkörper über Vergußmaterial fest miteinander
verbunden sind.
2. Transponderanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Transpondermodul (TM) eine auf einen Spulenträger (ST) gewickelte
Spulenanordnung und einen elektronischen Transponderschaltkreis (E) enthält.
3. Transponderanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spulenträger aus Ferritmaterial besteht.
4. Transponderanordnung nach Anspruch oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spulenträger zylindrisch geformt ist.
5. Transponderanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Spulenkörper quaderförmig ist.
6. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die die Spulenanordnung tragenden Flächen des
Spulenträgers spulenfreie Bereiche V aufweisen.
7. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Transpondermodul als passiver feldgespeister
Transponder ausgeführt ist.
8. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trägermodul (G) eine Grundplatte (G) als Trägerplatte für
das Transpondermodul (TM) aufweist.
9. Transponderanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Grundplatte im wesentlichen eben ist.
10. Transponderanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Grundplatte zur Seite des Transpondermoduls hin Abstandselemente aufweist, an
welchen das Transpondermodul anliegt.
11. Transponderanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Abstandselemente als Auswölbungen der Grundplatte ausgeführt sind.
12. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trägermodul Laschen (L) für das Transpondermodul
aufweist.
13. Transponderanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laschen annähernd senkrecht von der Grundplatte abgewinkelt sind.
14. Transponderanordnung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Laschen das Transpondermodul an mindestens zwei gegenüberliegenden Seiten
umgreifen.
15. Transponderanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laschen federnd spreizbar sind.
16. Transponderanordnung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß
die Laschen unter Federspannung an dem Transpondermodul anliegen.
17. Transponderanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laschen über schräg verlaufende Anliegeflächen das Transpondermodul in
Richtung der Grundplatte drücken.
18. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Laschen und/oder die Abstandselemente an den
spulenfreien Bereichen des Spulenträgers des Transpondermoduls liegen.
19. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch
gekennzeichnet, daß die Grundplatte des Trägermoduls einen oder mehrere
Durchbrüche aufweist.
20. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 19, dadurch
gekennzeichnet, daß die Grundplatte bei der Transponderanordnung einen Teil der
Außenfläche bildet.
21. Transponderanordnung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vergußmaterial die Durchbrüche an deren Rand hintergreift.
22. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Grundplatte beidseitig von Vergußmaterial umgeben ist.
23. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch
gekennzeichnet, daß mindestens ein Halteelement m über die Flächen des
kompakten Vergußkörpers hinausreicht.
24. Transponderanordnung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch mindestens zwei
Halteelemente (H), die von dem Vergußkörper einander gegenüberliegend
wegführen.
25. Transponderanordnung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß
die Haltelemente Teile des Trägermoduls sind.
26. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, daß das Trägermodul metallisch ist.
27. Transponderanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das
Trägermaterial als geformtes Blechteil ausgeführt ist.
28. Transponderanordnung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß
das Trägermaterial nichtmagnetisierbar ist.
29. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 28, dadurch
gekennzeichnet, daß die Hauptmagnetfeldrichtung der Spulenanordnung parallel zur
Ebene der Grundplatte verläuft.
30. Transponderanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 29, gekennzeichnet durch
Epoxidharz als Vergußmaterial.
31. Verfahren zur Herstellung einer Transponderanordnung mit einem
Transpondermodul und einem Trägermodul nach einem der Ansprüche 1 bis 30,
dadurch gekennzeichnet, daß das Transpondermodul durch unter Federspannung
anliegende Laschen des Trägermoduls in diesem gehalten wird und daß das
Trägermodul mit dem Transpondermodul in eine Vergußform eingesetzt und durch
Verfestigen von die Module in der Form umschließendem Vergußmaterial die
Transponderanordnung als kompakter Vergußkörper gewonnen wird.
32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß ein Band verbundener
Trägermodule kontinuierlich oder quasikontinuierlich transportiert und mit
Transpondermodulen bestückt wird und daß die einzelnen Glieder des Bandes vor
oder nach dem Verguß separiert werden
33. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von
untereinander verbundenen und mit Transpondermodulen bestückten
Trägermodulen gleichzeitig vergossen und danach separiert werden.
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