ES2703125T3 - Procedimiento para comprobar una bobina de antena - Google Patents

Abstract

Procedimiento para comprobar la capacidad funcional de una bobina (20) de antena para un soporte de almacenamiento de datos portátil de comunicación sin contacto, que comprende los pasos: - comprobación sin contacto de la capacidad funcional de una bobina (20) de antena cerrada; - interrupción subsiguiente de una pista conductora de la bobina (20) de antena para crear una bobina (20) de antena abierta antes de conectar la bobina (20) de antena a componentes de un circuito (30) integrado, en particular, un chip, caracterizado por que el paso de comprobación de la capacidad funcional de la bobina (20) de antena cerrada comprende los siguientes pasos parciales: - si la bobina (20) de antena está presente en un principio abierta: - puenteo de los extremos de la bobina (20) de antena abierta para crear la bobina (20) de antena cerrada; - excitación inductiva de la bobina (20) de antena cerrada para que oscile mediante un campo magnético pulsado que, preferentemente, se genera mediante un pulso de corriente continua individual; - registro de la oscilación libre y amortiguada de la bobina (20) de antena cerrada en respuesta a la excitación; - valoración de la oscilación libre y amortiguada de la bobina (20) de antena cerrada.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento para comprobar una bobina de antena

La presente invención se refiere a un procedimiento para comprobar la capacidad funcional de una bobina de antena para un soporte de almacenamiento de datos portátil.

Los soportes de almacenamiento de datos portátiles como, por ejemplo, un documento de identidad, pasaporte, tarjeta de crédito, una etiqueta para la protección de mercancías o similares, pueden estar equipados con una bobina de antena para la comunicación de datos sin contacto con un equipo de lectura. Para ello, la bobina de antena está conectada generalmente a un circuito integrado del soporte de almacenamiento de datos, en particular, un chip, y dispuesta, por ejemplo, impresa sobre una capa de soporte o interior, por ejemplo, de un material plástico como PC o PVC, de un cuerpo de soporte de almacenamiento de datos del soporte de almacenamiento de datos. Para comprobar la capacidad funcional de una bobina de antena durante o tras la fabricación del soporte de almacenamiento de datos correspondiente, se conocen diferentes procedimientos. En una comprobación de este tipo se comprueba esencialmente si la bobina de antena presenta una rotura y/o si dos o más espiras de bobina de la antena se han cortocircuitado accidentalmente. Los defectos de este tipo afectan la capacidad funcional de la bobina de antena considerablemente o la destruyen completamente.

Durante la producción se realiza al menos una comprobación de la bobina de antena en forma de una medición de resistencia de corriente continua. Para realizar una medición óhmica de este tipo correctamente y con la precisión necesaria, generalmente se necesita una medición de 4 puntos. Si los valores medidos se encuentran por fuera de un intervalo predeterminado, esto puede indicar una rotura de una pista conductora o un cortocircuito. No obstante, con un procedimiento de este tipo solo puede determinarse la parte óhmica de la bobina de antena. Una impedancia de la bobina, dependiente de la frecuencia y compuesta por la inductividad de la bobina, la parte óhmica, así como una parte capacitiva que también puede provenir de un material de soporte, no puede determinarse de este modo. Además, este procedimiento de comprobación es complejo, ya que requiere hacer contacto con la bobina de antena. Si la bobina de antena se fabrica mediante un proceso de impresión, por ejemplo, impresa utilizando pasta conductora de plata, entonces también puede ocurrir que la pasta aún no se haya endurecido completamente al medir la resistencia y las clavijas de contacto correspondientes, que se utilizan para hacer contacto, se ensucien y a continuación deban limpiarse o sustituirse.

Alternativamente, la frecuencia de resonancia de la bobina de antena y su calidad pueden determinarse sin contacto. Para ello se utiliza generalmente un analizador de fases e impedancia. Un procedimiento muy complejo de este tipo se describe en detalle, por ejemplo, en el "RFID-Handbuch" (Manual RFID) de Klaus Finkenzeller, 5a edición, Editorial Carl Hanser, Múnich, 2008, en el capítulo 4.1.11.2. Si la frecuencia de resonancia medida se encuentra en un rango predeterminado, la bobina de antena presenta capacidad funcional. Este tipo de comprobación tiene más valor informativo que una medición puramente óhmica, pero mucho más compleja y debe realizarse preferentemente de forma manual. La duración de una comprobación de este tipo se encuentra en el rango de varios segundos. Por esta razón, esta comprobación generalmente no se realiza durante la producción, sino únicamente a algunas muestras aleatorias y para la aprobación de la producción.

Preferentemente, la bobina de antena se comprueba antes de acoplar el circuito a la bobina de antena en un proceso de producción posterior, para poder identificar una bobina de antena defectuosa en un momento temprano de la producción. De este modo puede evitarse que soportes de almacenamiento de datos con circuito deban desecharse únicamente debido a una bobina de antena defectuosa.

Si existe un defecto, en particular, una rotura de una pista conductora, en una bobina de antena de este tipo sin circuito integrado conectado, aunque cerca de uno de los extremos de la bobina de antena, sirviendo estos extremos generalmente como contactos de conexión para componentes del circuito a conectar, entonces el valor informativo de las comprobaciones sin contacto descritas de la bobina de antena correspondiente es limitado. Esto es así porque el resultado de la comprobación generalmente refleja los parámetros mencionados de la parte restante, más grande, de la bobina de antena. Pero entonces, los parámetros medidos se corresponden aproximadamente con los de la bobina de antena completa e intacta. Por tanto, un defecto cerca de un extremo de la bobina de antena abierta no puede o solo puede reconocerse de forma insuficiente con los procedimientos descritos.

Del documento DE 102011 004674 A1 se conoce una lámina adhesiva con un circuito oscilante electromagnético que puede aplicarse sobre transpondedores RFID y los desactiva. Para ello, la energía del equipo de lectura se obtiene del circuito oscilante, de forma que el transpondedor pasivo ya no es alimentado con suficiente energía como para poder comunicarse por su parte con el equipo de lectura.

Objetivo de la presente invención es por tanto proponer un procedimiento para la comprobación fiable del funcionamiento de una bobina de antena sin circuito integrado conectado. Convenientemente, esta comprobación puede realizarse además de forma rápida, sencilla y económica.

Este objetivo se consigue mediante un procedimiento con las características de la reivindicación independiente 1. En las reivindicaciones dependientes se indican las realizaciones y perfeccionamientos preferentes de la invención. La invención se basa en la idea básica de cerrar mediante un puente de cortocircuito de contacto una bobina de antena sin circuito integrado conectado, que generalmente está presente como bobina de antena abierta, antes de una comprobación sin contacto de su capacidad funcional y comprobar a continuación la bobina de antena cerrada. De este modo, tal como se describe en detalle a continuación, pueden reconocerse fiablemente los defectos de una bobina de antena, en particular, también aquellos que se encuentran muy cerca de los extremos de una bobina de antena antes abierta.

Por tanto, el procedimiento según la invención para la comprobación de la capacidad funcional de una bobina de antena para un soporte de almacenamiento de datos portátil de comunicación sin contacto comprende los siguientes pasos:

En un primer paso se comprueba sin contacto la capacidad funcional de una bobina de antena cerrada. Si la bobina de antena a comprobar originalmente está presente como bobina de antena abierta, la bobina de antena se cortocircuita del modo adecuado, descrito en detalle a continuación, antes del paso de la comprobación. Pero también es posible que la bobina de antena ya se fabrique, por ejemplo, se imprima como bobina cerrada durante la producción. En este contexto puede preverse una zona para la posterior interrupción de la bobina cerrada, en la que entonces puede colocarse, por ejemplo, un circuito integrado y conectarse a la bobina de antena ya abierta.

El propio paso de la comprobación puede realizarse entonces con un procedimiento de comprobación sin contacto conocido, por ejemplo, mencionado en la introducción de la descripción, es decir, por ejemplo, mediante una medición de la impedancia de la bobina de antena, una determinación de la frecuencia de resonancia o de la calidad de la bobina de antena.

Como ya se ha indicado anteriormente, el procedimiento según la invención permite reconocer de forma sencilla los defectos, en particular roturas de conductores, en una bobina de antena, en particular, aquellos defectos que ocurren muy cerca de los extremos de contacto de una bobina de antena. De hecho, si una bobina de antena abierta se comprueba con un procedimiento de comprobación tradicional sin contacto, dicho procedimiento no reconoce por principio o apenas reconoce los defectos descritos, ya que si la parte de la pista conductora es lo suficientemente grande, las propiedades físicas de una parte de una pista conductora de una bobina de antena abierta con este tipo de defecto, apenas pueden diferenciarse de las propiedades físicas de una bobina intacta, ya que las longitudes de los conductores correspondientes no se diferencian lo suficiente entre sí.

La forma de proceder, según la invención, a un cortocircuito intencionado de la bobina de antena para formar una bobina de antena cerrada, permite ahora reconocer fiablemente y de un modo sencillo también un defecto de este tipo.

Si en la bobina de antena original (abierta) sin chip existía una rotura de pista conductora, sin importar en qué lugar, es decir, también cerca de uno de los extremos de contacto de la bobina de antena, entonces la bobina ahora modificada, es decir, cortocircuitada mediante puenteo de los extremos de contacto, sigue estando abierta. Esta se diferencia claramente de una bobina intacta que ahora, debido al puenteo, debería estar cerrada. Cada uno de los procedimientos de comprobación mencionados puede diferenciar fiablemente una bobina de antena abierta de una bobina de antena cerrada.

Como se ha mencionado, en este contexto también es posible fabricar dichas bobinas de antena, para las cuales está prevista la conexión posterior con un circuito integrado y las cuales deberían fabricarse por tanto como bobinas de antena abiertas, en principio como bobinas de antena cerradas. De este modo se anticipa el paso del puenteo. Para ello, durante la fabricación de la bobina de antena puede cortocircuitarse, por ejemplo, una zona de una pista conductora de la bobina de antena a eliminar posteriormente, que después sirve para colocar el circuito integrado. A continuación se describe un nuevo procedimiento de comprobación preferente, que puede realizarse de forma rápida, sencilla y económica y ofrece numerosas ventajas en comparación con los procedimientos conocidos. La idea básica de este nuevo procedimiento de comprobación consiste en excitar la bobina de antena a comprobar para que oscile y registrar y valorar la oscilación libre y amortiguada de la bobina de antena, generada por la excitación, para reconocer posibles defectos en la bobina de antena. Consiguientemente, este nuevo procedimiento de comprobación sin contacto comprende los siguientes pasos parciales: en un primer paso parcial se excita la bobina de antena para que vibre. Esto tiene lugar preferentemente de forma inductiva mediante un campo magnético pulsado que, por ejemplo, puede generarse de forma sencilla mediante un pulso de corriente (continua) individual. La excitación consiste preferentemente en un pulso de campo magnético individual. El pulso de corriente continua puede generarse como impulso de Dirac. También es posible que el campo magnético se genere mediante un pulso de corriente (continua) que, a diferencia de un impulso de Dirac, presenta solo una pendiente pronunciada. La excitación de la bobina de antena tiene lugar preferentemente sin contacto mediante una bobina de excitación que está acoplada para ello a un generador de impulsos correspondiente.

En un segundo paso parcial del procedimiento de comprobación sin contacto se registra la oscilación libre y amortiguada de la bobina de antena, que se genera en respuesta a la excitación. Esto tiene lugar preferentemente también sin contacto mediante una antena de medición. La bobina de excitación y la antena de medición se disponen para ello preferentemente en la proximidad directa de la bobina de antena a comprobar.

En un tercer paso parcial se valora la oscilación libre y amortiguada registrada de la bobina de antena. Esto puede tener lugar mediante un dispositivo de valoración adecuado que está conectado a la antena de medición.

Un dispositivo de comprobación según la invención para comprobar la capacidad funcional de una bobina de antena para un soporte de almacenamiento de datos portátil de comunicación sin contacto comprende para ello un generador de impulsos. Este está configurado para excitar la bobina de antena sin contacto a través de una bobina de excitación conectada al generador de impulsos. El dispositivo de comprobación comprende además una antena de medición, que está configurada para registrar una oscilación libre y amortiguada de la bobina de antena sin contacto. Finalmente, un dispositivo de valoración del dispositivo de comprobación, que está conectado a la antena de medición, está configurado para valorar la oscilación libre y amortiguada registrada por la antena de medición. En este sentido, el dispositivo de valoración puede realizar, en particular, una comparación con valores de referencia de una bobina de antena intacta. Para el análisis de las señales registradas por la antena de medición al registrar la oscilación libre y amortiguada puede servir, de manera conocida, por ejemplo, un procesador digital de señales (DSP) o un osciloscopio.

La bobina de antena excitada del modo descrito oscila tras la excitación directamente con una oscilación libre y amortiguada A(t) que puede describirse con la siguiente fórmula:

A(t) = A⁰ (t) e(-5t) cos wt.

En este contexto, A(t) puede corresponderse con la corriente I o la tensión U de un circuito oscilante eléctrico formado por la bobina de antena. Por tanto, la curva de la tensión de la bobina de antena puede describirse inmediatamente después de la excitación con la siguiente fórmula:

U(t) = U⁰ (t) e(-5t) cos wt.

En este contexto, la frecuencia angular w se corresponde con la frecuencia de resonancia propia de la bobina de antena. A partir del coeficiente de amortiguación 5 puede determinarse la calidad de la bobina de antena. Cuanto más tiempo dura el proceso de amortiguación, mayor es la calidad del circuito oscilante correspondiente. Es decir, una valoración de la oscilación libre y amortiguada de la bobina de antena, es decir, su oscilación directamente tras la excitación, permite determinar tanto la frecuencia de resonancia propia, como también la calidad de la bobina de antena.

Por tanto, la aplicabilidad del procedimiento de comprobación sin contacto se basa en el hecho de que un defecto de la bobina de antena a comprobar, como, por ejemplo, una interrupción de una pista conductora o un cortocircuito entre espiras de bobina de la bobina de antena, conduce a que una curva de señal de la oscilación reconocible en una comprobación descrita se diferencie significativamente de una curva de señal de la oscilación correspondiente de una bobina de antena intacta. Los parámetros de una bobina defectuosa, determinados en base a la oscilación libre y amortiguada valorada, en particular, su frecuencia de resonancia propia y su calidad, se diferencian considerablemente de los parámetros correspondientes de una bobina de antena intacta.

Por ejemplo, una rotura de una pista conductora se muestra en un cambio claramente reconocible del comportamiento de oscilación, en particular, en una frecuencia de resonancia propia generalmente diferente y más elevada. En caso de cortocircuito de dos o más espiras de bobina ya apenas se observa una oscilación.

De este modo, al valorar la oscilación libre y amortiguada mediante el dispositivo de comprobación, no solo puede reconocerse si la bobina de antena está defectuosa o no, sino que, en caso de un defecto o fallo, también puede determinarse el tipo de defecto o el tipo de fallo.

Las ventajas del procedimiento de comprobación sin contacto son evidentes y numerosas. La comprobación de la bobina de antena puede realizarse sin contacto, en un tiempo muy reducido y, por tanto, en particular, durante un proceso de producción en marcha. En particular, con el procedimiento según la invención también puede comprobarse una bobina de antena impresa, que aún no se ha endurecido completamente. La puesta a disposición del dispositivo de comprobación necesario es relativamente sencilla y económica. Además, el procedimiento no solo permite reconocer defectos o fallos de una bobina de antena defectuosa, sino también diferenciar diferentes tipos de defecto. Sin modificar la estructura, el procedimiento también permite, no solo la comprobación de bobinas de antena no ensambladas, es decir, de aquellas que aún no están conectadas a un circuito integrado, sino también de bobinas de antena con un circuito conectado, como, por ejemplo, transpondedores ya terminados o tarjetas de chip de comunicación sin contacto. Finalmente, el procedimiento puede realizarse en paralelo para una pluralidad de antenas que, por ejemplo, están dispuestas unas junto a las otras sobre una lámina de fabricación, sin que sea necesario un apantallamiento de las antenas individuales. Por tanto, mediante este procedimiento puede comprobarse, en general, la capacidad funcional de bobinas de antena de forma rápida, sencilla y económica.

Preferentemente, la bobina de excitación y la antena de medición para comprobar la bobina de antena o en el dispositivo de comprobación se disponen "ortogonalmente" entre sí. En caso de que la bobina de excitación y la antena de medición no estén dispuestas ortogonalmente entre sí, sino, por ejemplo, una junto a la otra, el impulso de excitación de la bobina de excitación también es registrado por la antena de medición. Además, el comportamiento de oscilación de la bobina de excitación se superpone con el comportamiento de oscilación de la bobina de antena. En el caso de una disposición "ortogonal" de la bobina de excitación respecto a la antena de medición, estas están dispuestas de tal forma entre sí que la señal de la bobina de excitación no es percibida por la antena de medición. En este contexto, la bobina de excitación está dispuesta espacialmente de tal forma respecto a la antena de medición que en la antena de medición no se acopla esencialmente ninguna señal. Una señal se acopla en una bobina siempre que la integral de contorno del flujo magnético O a través de esta bobina es mayor que cero (véase el manual RFID anteriormente citado, capítulos 4.1.6 y 4.1.9.2). La integral del flujo magnético O es cero exactamente cuando las líneas de campo magnéticas con diferentes direcciones e intensidades de campo en la antena de medición se anulan entre sí en toda la superficie o cuando el ángulo de las líneas de campo respecto al eje de la bobina es de exactamente 90°, de ahí el término disposición "ortogonal". Una disposición adecuada de la bobina de excitación respecto a la antena de medición, a continuación descrita en detalle, denominada coplanar ortogonal, puede realizarse, por ejemplo, disponiendo ambas antenas en un plano, de manera conveniente parcialmente una sobre la otra.

Como ya se ha mencionado, en el marco del procedimiento de comprobación según la invención, la bobina de antena a comprobar puede estar presente, en un principio, cerrada. Los extremos de una pista conductora, generados luego en el paso de interrupción, de la bobina de antena ahora abierta pueden servir como contactos de conexión para componentes de un circuito integrado, en particular, de un chip.

Igualmente es posible, como también se ha mencionado anteriormente, que la bobina de antena a comprobar esté presente en un principio como bobina de antena abierta y los extremos de la bobina de antena abierta se puenteen, en un principio, antes del paso de la comprobación sin contacto. Esto puede tener lugar, por un lado, mediante un puente de cortocircuito conductor que conecta uno de estos extremos, que se aplica, preferentemente se imprime, sobre un material de soporte que comprende la bobina de antena.

Por otro lado, los extremos de la bobina de antena abierta también pueden puentearse temporalmente mediante un dispositivo de puenteo externo, preferentemente en forma de un rodillo descrito en detalle a continuación. Este tipo de puenteo se utiliza preferentemente cuando la distancia entre los extremos a puentear de una bobina de antena abierta es tan pequeña que una eliminación posterior del puente para interrumpir la pista conductora de la bobina de antena en el mismo lugar resultaría muy compleja en términos técnicos de fabricación debido a las reducidas tolerancias.

La forma en que se realiza concretamente el paso de la interrupción de una pista conductora de la bobina de antena depende de cómo se ha cerrado la bobina de antena previamente.

En el último caso descrito del puenteo mediante el dispositivo de puenteo, la interrupción tiene lugar en general simplemente mediante eliminación del dispositivo de puenteo. La conexión de los extremos abiertos de la bobina de antena, establecida de por sí solo temporalmente, puede realizarse de este modo sin actuar sobre la estructura de la bobina de antena y/o del material de soporte.

En el caso en que la bobina de antena abierta se haya cerrado disponiendo un puente de cortocircuito eléctricamente conductor sobre el material de soporte, la interrupción de la pista conductora de la bobina de antena ahora cerrada y comprobada tiene lugar mediante eliminación de una parte de la pista conductora cerrada, preferentemente en la zona en que previamente se dispuso el puente de cortocircuito. Esto puede tener lugar de diferentes formas, por ejemplo, mediante troquelado de una zona correspondiente en la capa de soporte, que luego puede servir, por ejemplo, para colocar el circuito integrado. Sin embargo, una parte de la pista conductora también puede eliminarse, mediante láser, mediante "rascado" mecánico o de otro modo adecuado.

Según un modo de realización preferente del procedimiento según la invención, el paso de la comprobación sin contacto de la capacidad funcional de la bobina de antena se realiza nuevamente después del paso de la interrupción de la bobina de antena cerrada. Esto puede tener lugar nuevamente con uno de los procedimientos de comprobación sin contacto anteriormente descritos. Preferentemente, también en este paso se utiliza el procedimiento de comprobación presentado recientemente en el marco de esta invención y descrito anteriormente en detalle, que se basa en una valoración del comportamiento de oscilación de la bobina de antena comprobada. Una nueva comprobación de la bobina de antena que, si está intacta, ahora está presente en forma abierta, también permite reconocer de forma fiable un segundo tipo de defecto habitual, un cortocircuito entre espiras de bobina individuales de la bobina de antena. Este defecto podría no haberse reconocido con la fiabilidad deseada, al menos en casos individuales, durante la primera comprobación sin contacto de la bobina de antena antes de la interrupción de la pista conductora cerrada. El cortocircuito realizado según la invención y un cortocircuito ya existente en la misma bobina no pueden diferenciarse de forma sencilla con ninguno de los procedimientos descritos.

Un dispositivo de puenteo según la invención para el puenteo temporal de los extremos de una bobina de antena abierta dispuesta sobre un material de soporte para un soporte de almacenamiento de datos portátil de comunicación sin contacto se caracteriza por que el dispositivo de puenteo está realizado como rodillo de presión al menos parcialmente eléctricamente conductor. Este rodillo está realizado generalmente como parte de un sistema transportador de un dispositivo para fabricar la bobina de antena y está configurado para puentear los extremos de la bobina de antena abierta de forma que se genera una pista conductora cerrada cuando el material de soporte es transportado por debajo del rodillo de presión.

Preferentemente, el radio del rodillo de presión se elige de forma que una superficie de apoyo del rodillo de presión sobre el material de soporte haga contacto con los extremos de la bobina de antena abierta cuando el material de soporte es transportado por debajo del rodillo de presión.

Según un modo de realización preferente, el rodillo de presión está compuesto en gran parte por un material eléctricamente no conductor, por ejemplo, plástico. Tan solo en una zona limitada, hacia la cual se transportan los extremos de la bobina de antena abierta por debajo del rodillo, está prevista, por ejemplo, en forma de una lámina metálica, una sección eléctricamente conductora, preferentemente solo sobre una superficie del rodillo.

Para evitar la formación de corrientes parásitas que pueden afectar los resultados de un procedimiento de comprobación anteriormente descrito, según un modo de realización preferente, el rodillo de presión está realizado de forma tal que la sección eléctricamente conductora del rodillo de presión presenta segmentos conductores que discurren coaxiales en la superficie del rodillo de presión y están separados entre sí por segmentos no conductores. En este contexto, los segmentos conductores pueden disponerse sobre el rodillo, por ejemplo, en forma de tiras de lámina metálica. Se entiende que la anchura de las tiras eléctricamente conductoras se elige en este sentido preferentemente de forma tal que, cuando una lámina con el material de soporte que porta la bobina de antena es transportada por debajo del rodillo, respectivamente al menos una de dichas tiras se apoya sobre el material de soporte de tal forma que se conectan los extremos de la bobina de antena abierta, es decir, se genera temporalmente una bobina de antena cerrada.

A continuación se describe la invención a modo de ejemplo en relación a los dibujos adjuntos. Muestran:

Las figuras 1,2, respectivamente una bobina de antena a comprobar sobre una capa de soporte;

las figuras 3, 4, zonas críticas de la bobina de antena de las figuras 1 y 2 en relación al reconocimiento de defectos de fabricación de las bobinas de antena correspondientes;

las figuras 5, 6, secciones a puentear de las bobinas de antena abiertas de las figuras 1 y 2 para formar una bobina de antena respectivamente cerrada;

la figura 7, un rodillo de presión para puentear una bobina de antena abierta de la figura 2, en vista lateral;

la figura 8, el rodillo de presión de la figura 7 en vista superior sobre una bobina de antena a comprobar con dispositivo de comprobación;

la figura 9, un primer modo de realización del rodillo de presión de la figura 7 en vista en perspectiva y en vista superior junto con una bobina de antena a comprobar;

la figura 10, un segundo modo de realización del rodillo de presión de la figura 7 en vista en perspectiva y una sección del mismo en vista superior;

la figura 11, la curva de una oscilación libre y amortiguada;

la figura 12, componentes de un modo de realización preferente de un dispositivo de comprobación según la invención;

la figura 13, una curva de señal de un impulso de excitación de un generador de impulsos;

la figura 14, una curva de la señal del impulso de excitación con bobina de excitación conectada al generador de impulsos;

la figura 15, una curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina de antena intacta cuando esta ha sido excitada con un impulso según la figura 13;

la figura 16, una forma de proceder para determinar la resonancia propia de la bobina de antena de la figura 15 mediante una valoración de la oscilación libre y amortiguada;

la figura 17, una curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina de antena con una rotura de pista conductora;

la figura 18, una curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina de antena con espiras de bobina cortocircuitadas;

la figura 19, una curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina de antena intacta de dos capas; la figura 20, una curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina de antena intacta de una capa; la figura 21, una curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina de antena intacta y cerrada sin circuito integrado conectado; y

la figura 22, una curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina de antena cerrada de la figura 21, ahora con una rotura de pista conductora;

En las figuras 1 y 2 se muestran dos diferentes capas -10- interiores de un soporte de almacenamiento de datos portátil, en el ejemplo mostrado de una tarjeta de chip, con una bobina -20- de antena dispuesta sobre la misma. En este contexto, la bobina -20- de antena puede disponerse por ambos lados, volviéndose necesario entonces un contacto pasante para formar un punto de cruce. En el caso de una bobina de antena dispuesta solo por un lado, como se muestra en la figura 2, la formación de un cruce tiene lugar mediante un puente (en la figura, abajo a la derecha). Sobre la capa -10- de soporte en la figura 1 ya se conectó su circuito -30- integrado a la bobina -20- de antena, la bobina -20- de antena en la figura 2 está abierta y aún no ensamblada. Los extremos -27-, -28- de la bobina -20- de antena abierta están previstos como puntos de contacto para hacer el contacto posterior con el circuito -30-. En función de la estructura de la antena, la resonancia propia de la bobina -20- de antena puede alcanzar diferentes valores, en el caso de una bobina con una estructura de dos capas, por ejemplo, aprox. 23 MHz, en caso de una estructura de una capa, aprox. 43 MHz.

Como ya se ha descrito en la introducción de la descripción, los defectos de una bobina -20- de antena a comprobar, en particular roturas de pista conductora, que se encuentran muy cerca de uno de los extremos -27-, -28- de una bobina -20- de antena abierta no ensamblada, apenas pueden reconocerse de forma fiable con los procedimientos de comprobación sin contacto conocidos. Esto se debe a que la longitud de la pista conductora restante de la bobina, es decir, desde el punto defectuoso hasta el otro extremo de la bobina -20- de antena abierta, presenta esencialmente la misma longitud que la bobina -20- de antena completa y, como consecuencia, se comporta esencialmente igual que una bobina -20- de antena intacta frente a los procedimientos de comprobación conocidos. En las figuras 3 y 4 se destacan las zonas mencionadas cerca de los extremos -27-, -28- de la bobina -20- de antena. Los defectos que ocurren en la zona -50- de la bobina -20- de antena en la figura 3, apenas pueden reconocerse con los procedimientos de comprobación sin contacto conocidos. Los defectos que se presentan en las zonas -51- (véanse figuras 3 y 4) pueden detectarse, en todo caso, con una probabilidad reducida.

Para solucionar este problema, tal como se da a entender en las figuras 5 y 6, una bobina -20- de antena originalmente presente como abierta se cierra con un puente -35- de cortocircuito conductor (véase figura 5), es decir, se forma una bobina -20- de antena cerrada. Esto puede tener lugar, como se ilustra en relación a la figura 5, aplicando, preferentemente imprimiendo, el puente -35- de cortocircuito sobre el material -10- de soporte que comprende la bobina -20- de antena abierta de forma que los extremos -27-, -28- de la bobina -20- de antena se conecten de forma eléctricamente conductora. Alternativamente, una zona -40- a puentear que está señalada en la figura 6 puede puentearse temporalmente mediante un dispositivo -400- de puenteo externo, tal como se describe a continuación en detalle en relación a las figuras 7 a 10.

Una comprobación sin contacto realizada ahora en la bobina -20- de antena cerrada puede reconocer de forma fiable un defecto de la bobina de antena en forma de una rotura de pista conductora, incluso si este se encuentra en una de las zonas -50-, -51- descritas como problemáticas. Esto se debe a que una bobina de antena intacta está ahora, tal como se desea, cerrada, mientras una bobina de antena que ya presenta una rotura de pista conductora, sin importar en qué lugar, sigue estando abierta tras la formación del puenteo de los extremos -27-, -28- de contacto abiertos. La diferenciación de una bobina de antena abierta de una cerrada se consigue con cualquiera de los procedimientos de comprobación sin contacto conocidos.

En un paso subsiguiente se vuelve a eliminar el puenteo -35- dispuesto de la forma descrita antes del paso de comprobación. Es decir, se interrumpe la pista conductora de la bobina de antena cerrada. De este modo se genera la bobina -20- de antena abierta, en general presente originalmente. Este paso de la interrupción se realiza antes de conectar la bobina de antena a componentes de un circuito integrado. En este contexto también es posible que la bobina -20- de antena ya se fabrique, por ejemplo, imprima, durante la fabricación como bobina de antena cerrada.

En este caso, ya se adelanta el puenteo de los extremos -27-, -28- para simplificar el proceso completo de fabricación de una bobina. Ahora, tras la comprobación sin contacto de la bobina de antena, se elimina el puenteo -35- para obtener la bobina -20- de antena abierta prevista.

La interrupción de la pista conductora de la bobina -20- de antena cerrada eliminando el puenteo -35- aplicado sobre el material -10- de soporte puede realizarse mediante procedimientos conocidos. Por ejemplo, en la zona del puenteo puede realizarse un troquelado. Por un lado, este elimina el puenteo -35- y, por otro lado, genera un alojamiento para un circuito -30- integrado a poner en contacto con la bobina -20- de antena (véase figura 1). Pero también es posible eliminar el puenteo mediante láser, "rascando" mecánicamente o de otro modo. Un puenteo mediante un dispositivo -400- de puenteo externo se elimina retirando el dispositivo -400- de puenteo, mediante lo cual se interrumpe la pista conductora temporalmente cerrada de la bobina -20- de antena y se genera nuevamente una bobina -20- de antena abierta.

Generalmente, el paso de la comprobación sin contacto se repite ahora en la bobina de antena abierta. De este modo pueden reconocerse de forma fiable también otros tipos de defectos de la bobina de antena, en particular, cortocircuitos entre espiras de bobina individuales.

En algunos casos, en particular cuando los extremos de una bobina de antena abierta presentan una distancia muy reducida, se prefiere el puenteo de estos extremos abiertos mediante un dispositivo de puenteo externo. Debido a la distancia reducida, un puenteo aplicado sobre el material de soporte solo podría eliminarse con gran esfuerzo. Estas distancias tan reducidas de los extremos de contacto correspondientes resultan, por ejemplo, cuando está previsto conectar el chip mediante la tecnología conocida Flip-Chip a la bobina de antena.

Como se indica en la figura 6, una zona señalada allí con -40- se puentea mediante un dispositivo de puenteo externo, tal como se describe a continuación a modo de ejemplo. Como dispositivo de puenteo puede servir, como se ilustra en las figuras 7 a 10, un rodillo -400- de presión al menos parcialmente eléctricamente conductor. Este está integrado preferentemente en un sistema transportador de un dispositivo para fabricar bobinas de antena. El rodillo -400- de presión está configurado para puentear los extremos -27-, -28- de una bobina -20- de antena abierta de forma que se genera una pista conductora cerrada cuando el material -10- de soporte es transportado por debajo del rodillo -400- de presión, tal como se muestra en la figura 7 en vista lateral y en las figuras 8 y 9 en vista superior. En este contexto, el material de soporte (véase figura 8) es generalmente parte de una lámina -420- continua (véase figura 7).

El radio del rodillo -400- de presión se elige de forma que la superficie -410- de apoyo del rodillo -400- de presión sobre el material -10- de soporte haga contacto simultáneamente con los extremos -27-, -28- de la bobina -20- de antena abierta, tal como se indica en las figuras 8 y 9.

El rodillo -400- de presión se fabrica habitualmente de plástico. En una zona limitada, en la que se transportan los extremos -27-, -28- de la bobina -20- de antena abierta por debajo del rodillo -400-, el rodillo de presión presenta una zona -450- eléctricamente conductora, la parte -440- restante del rodillo -400- es, por tanto, en general, eléctricamente no conductora (véase figura 9). La zona -450- conductora puede estar formada, por ejemplo, por una lámina metálica que rodea el rodillo -400-.

No obstante, si la zona -450- eléctricamente conductora está formada por un material macizo o, tal como se ha descrito, por una superficie conductora continua, por ejemplo, una lámina metálica circundante, entonces existe el riesgo de que en la superficie conductora se generen corrientes parásitas que actúen sobre el objeto de medición, es decir, la bobina -20- de antena, y falseen el resultado de medición en relación a la capacidad funcional de la bobina de antena de una forma generalmente no reproducible.

Por tanto, generalmente se configura la zona -450- conductora, como se ilustra en la figura 10, de forma que segmentos conductores dispuestos en paralelo respecto al eje del rodillo se alternen con segmentos no conductores. Preferentemente, los elementos conductores solo son conductores en su superficie. Los segmentos respectivos están dispuestos, como se ha mencionado, coaxiales, preferentemente en forma de tiras, sobre la superficie del rodillo. En este caso, las tiras -450- conductoras, por ejemplo, de lámina metálica, se alternan con tiras -451- no conductoras. De este modo pueden evitarse eficientemente las corrientes parásitas.

En este sentido, la anchura de las tiras -450- se elige de forma que, al recorrer la lámina -420-, siempre una tira conductora pasa por la zona de los extremos -27-, -28- abiertos a puentear de la bobina -20- de antena y los puentea. En este momento puede realizarse el paso de la comprobación sin contacto de la bobina -20- de antena cerrada.

Como se ha mencionado anteriormente, el paso de la comprobación sin contacto de la bobina -20- de antena cerrada puede realizarse, en el marco del procedimiento según la invención, con procedimientos de comprobación sin contacto conocidos. No obstante, como se ha indicado en la introducción de la descripción, estos presentan numerosos fallos, en particular, estos procedimientos son técnicamente muy complejos. A continuación se presenta de forma general un nuevo procedimiento de comprobación sin contacto que puede utilizarse de forma ventajosa en el paso de la comprobación sin contacto de la bobina -20- de antena cerrada. Este procedimiento, que se basa fundamentalmente en analizar el comportamiento de oscilación de una bobina -20- de antena excitada, es decir, la oscilación libre y amortiguada de la bobina -20- de antena generada por un impulso, puede diferenciar de un modo especialmente sencillo una bobina -20- de antena abierta de una bobina -20- de antena cerrada, pero no está limitada a ello, tal como se describe en detalle a continuación. Los pasos básicos del procedimiento de comprobación son una excitación de la bobina -20- de antena a comprobar para que oscile, un registro de la oscilación libre y amortiguada de la bobina de antena en respuesta a la excitación, así como una valoración de la oscilación registrada.

La figura 11 muestra la curva teórica de una oscilación libre y amortiguada A(t) en función del tiempo t. En este contexto, A(t) puede corresponderse con la corriente I o la tensión U. La frecuencia angular w se corresponde con la frecuencia de resonancia propia de la bobina correspondiente, a partir del coeficiente de amortiguación 5 puede determinarse la calidad de la bobina.

La figura 12 muestra esquemáticamente la estructura de un dispositivo -100- de comprobación para comprobar una bobina -20- de antena mediante el nuevo procedimiento de comprobación. El dispositivo -100- comprende un generador -110- de impulsos con amplificador -120- conectado. La salida del amplificador -120- se conecta a una bobina -130- de excitación que presenta preferentemente solo una espira. Una antena -140- de medición está dispuesta ortogonalmente a la bobina -130- de excitación. A la antena -140- de medición, que preferentemente también presenta solo una espira de bobina, está conectado a su vez un amplificador -150-, cuya salida está conectada a un dispositivo -160- de valoración.

En el marco de esta invención, el término disposición "ortogonal" de dos bobinas entre sí, en este caso de la bobina -130- de excitación y la antena -140- de medición, se utiliza en el sentido de que la disposición de la bobina -130- de excitación respecto a la antena -140- de medición tiene lugar espacialmente de forma que en la antena -140- de medición no se acopla en lo posible ninguna señal de la bobina de excitación. Como ya se ha mencionado anteriormente, este es precisamente el caso cuando la integral de contorno del flujo magnético O a través de esta bobina es mayor que cero. La integral del flujo magnético O es precisamente cero cuando las líneas de campo magnéticas con diferentes direcciones e intensidades de campo en la antena -140- de medición se anulan entre sí en toda la superficie o cuando el ángulo de las líneas de campo respecto al eje de la bobina es de exactamente 90°. En el ejemplo mostrado, la bobina -130- de excitación y la antena -140- de medición están dispuestas coplanares y "ortogonalmente" entre sí, con ambas bobinas, tal como está representado, parcialmente una sobre la otra. Esta disposición se puede adaptar además adicionalmente de forma que la integral del flujo magnético, tal como se desea, sea cero. Esto se debe a que las líneas de campo magnéticas generadas por la bobina -130- de excitación discurren dentro y fuera de la bobina -130- de excitación en direcciones respectivamente diferentes. El grado de superposición de la bobina -130- de excitación y la antena -140- de medición se elige de forma que estas líneas de campo se anulen de forma precisa en la superficie interior de la antena -140- de medición.

Es fácilmente comprensible que una disposición ortogonal de la bobina -130- de excitación respecto a la antena -140- de medición facilita el registro de la oscilación de la bobina -20- de antena a comprobar.

La antena -140- de medición se realiza preferentemente de forma tal que presente una calidad lo más baja posible y que la capacidad de entrada de un amplificador -150- conectado, dado el caso, a través de un cable (coaxial) no sea efectiva, ya que, en caso contrario, la antena -140- de medición aportaría una fuerte oscilación propia a la medición. Esto afectaría la medición, es decir, el registro de la oscilación libre y amortiguada de la bobina -20- de antena a comprobar. En particular, la oscilación propia debería eliminarse siempre del cálculo. La resonancia propia de la antena -140- de medición puede suprimirse mediante el uso de un circuito de compensación (no mostrado). Este está compuesto por un circuito paralelo de una capacidad y una resistencia, encontrándose estas habitualmente en el rango de aprox. 1 a 50 pF o 1 a 10 MOhm. En este sentido, el circuito de compensación se encuentra en serie con la antena -140- de medición. Debido a la elevada resistencia en serie, la calidad de la antena -140- de medición se acerca prácticamente a cero. De este modo, la resonancia propia ya no es efectiva. Para el cálculo de este circuito de compensación pueden utilizarse, por ejemplo, las fórmulas conocidas para el cálculo de la compensación para sondas de osciloscopio.

Según un primer modo de realización del nuevo procedimiento de comprobación, la bobina de antena se excita mediante un impulso de Dirac. Para ello, el generador -110- de impulsos se ajusta de forma que alcance una amplitud máxima en un tiempo lo más corto posible. En este contexto es posible alcanzar, por ejemplo, una amplitud de 12 V con un ancho de solo 29 ns. En la figura 13 se muestra una curva de señal correspondiente.

Si el generador -110- de impulsos se conecta ahora a la bobina -130- de excitación, entonces resulta sin disposición de la bobina -20- de antena, gracias a la energía generada en el campo magnético generado de este modo, resulta una curva de señal registrada por la antena -140- de medición con el tiempo de la oscilación subsiguiente, tal como está ilustrado en la figura 14.

Si ahora se dispone una bobina -20- de antena a comprobar directamente debajo de la bobina -130- de excitación, entonces la bobina de antena se excita a través del impulso de Dirac positiva del generador -110- de impulsos generando una oscilación libre y amortiguada. A partir de la oscilación típica resultante de la bobina -20- de antena pueden determinarse la frecuencia de resonancia propia de la bobina -20- de antena, así como su calidad. Si la bobina -20- de antena presenta un fallo de fabricación, por ejemplo, una rotura de pista conductora o un cortocircuito entre espiras de bobina individuales, esto conduce, como se ilustra a continuación, a una curva de señal significativamente divergente de la "oscilación posterior", es decir de la oscilación libre y amortiguada correspondiente de la bobina de antena dañada. En particular, la frecuencia de resonancia propia y/o la calidad de una bobina de este tipo se diferencian de forma claramente reconocible de los valores correspondientes de una bobina de antena intacta.

En la figura 15 está representada la curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina -20- de antena intacta y abierta. En la figura 16 se señala mediante flechas en la figura cómo puede determinarse la resonancia propia de la bobina comprobada en base a la curva de señal registrada. La bobina de antena abierta sin chip en la que se basan los resultados de medición en la figura 15 presenta, por ejemplo, una resonancia propia de aprox. 45 MHz.

Un transpondedor, es decir, una bobina de antena con circuito integrado conectado, presenta generalmente una frecuencia de resonancia propia en el rango de la frecuencia de emisión de un equipo de lectura correspondiente. Para una frecuencia de lectura predeterminada de 13,56 MHz, las tarjetas de chip sin contacto según ISO/IEC 14443 están ajustadas generalmente en el rango de 15 a 17 MHz.

Una bobina de antena sin circuito integrado conectado, sobre un material de soporte correspondiente, también forma junto con las capacidades parásitas que se producen entre las espiras, un circuito resonante, generalmente con una frecuencia de resonancia propia en el rango de 30 a 50 MHz, en función de la constante dieléctrica del material de soporte y del número de espiras.

En la figura 17 está representada la curva de señal de una oscilación libre y amortiguada de una bobina -20- de antena que presenta una rotura de pista conductora. Aún se reconoce la frecuencia de resonancia propia de la bobina, es decir, de las partes de la bobina interrumpida. Esta es considerablemente mayor en comparación con la de la bobina intacta (véanse figura 15, figura 16).

Como se observa en referencia a la figura 18, en caso de un cortocircuito de espiras de bobina de la bobina -20- de antena, ya prácticamente no se reconoce la oscilación de la bobina.

Es decir, los dos defectos que tienen lugar principalmente en una bobina -20- de antena a comprobar, una rotura de pista conductora o un cortocircuito entre espiras de bobina, pueden reconocerse de forma fiable mediante registro y valoración de una oscilación libre y amortiguada de la bobina de antena, que tiene lugar a consecuencia de la excitación de la bobina -20- mediante un impulso.

En relación a las figuras 19 a 22 se ilustra finalmente la aplicación del nuevo procedimiento de comprobación sin contacto en el paso de la comprobación sin contacto de una bobina -20- de antena cerrada en el marco del procedimiento de comprobación según la invención.

Las figuras 19 y 20 muestran el comportamiento de la oscilación de una bobina -20- de antena no ensamblada, es decir, de una bobina -20- de antena abierta sin circuito -30- integrado conectado, en respuesta a la excitación mediante un impulso de Dirac. La frecuencia de resonancia propia alcanza diferentes valores en función de la estructura de la antena. En el caso de una bobina con estructura de dos capas (de forma correspondiente con la medición en la figura 19), la frecuencia de resonancia propia es de aprox. 23 MHz, en caso de una estructura de una capa (véase figura 20), de aprox. 43 MHz.

En las figuras 21 y 22 están representados resultados de medición para los casos en que la bobina -20- de antena abierta, cuyo comportamiento de la oscilación se ha representado en la figura 19, se transforma en una bobina de antena cerrada mediante disposición de un puente de cortocircuito que puentea los extremos abiertos de la bobina de antena antes de la comprobación sin contacto mediante el nuevo procedimiento, del modo anteriormente descrito.

La curva de señal mostrada en la figura 21 prácticamente ya no muestra ninguna oscilación. Esto se evita esencialmente, como se ha descrito, mediante el puenteo de la bobina abierta. De esto se puede concluir que la bobina de antena comprobada no presenta ninguna rotura de pista conductora, tampoco cerca de uno de los extremos de la bobina -20- de antena originalmente abierta.

Por el contrario, en la figura 22 se continúa reconociendo esencialmente el mismo comportamiento de la oscilación que en la figura 19. Esto significa que la bobina de antena comprobada aún está abierta. Puesto que la abertura conocida entre los extremos se ha cerrado mediante el puenteo, debe existir una rotura de pista conductora en otro lugar de la bobina de antena.

Claims (6)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento para comprobar la capacidad funcional de una bobina (20) de antena para un soporte de almacenamiento de datos portátil de comunicación sin contacto, que comprende los pasos:

- comprobación sin contacto de la capacidad funcional de una bobina (20) de antena cerrada;

- interrupción subsiguiente de una pista conductora de la bobina (20) de antena para crear una bobina (20) de antena abierta antes de conectar la bobina (20) de antena a componentes de un circuito (30) integrado, en particular, un chip,

caracterizado por que el paso de comprobación de la capacidad funcional de la bobina (20) de antena cerrada comprende los siguientes pasos parciales:

- si la bobina (20) de antena está presente en un principio abierta:

- puenteo de los extremos de la bobina (20) de antena abierta para crear la bobina (20) de antena cerrada;

- excitación inductiva de la bobina (20) de antena cerrada para que oscile mediante un campo magnético pulsado que, preferentemente, se genera mediante un pulso de corriente continua individual;

- registro de la oscilación libre y amortiguada de la bobina (20) de antena cerrada en respuesta a la excitación; - valoración de la oscilación libre y amortiguada de la bobina (20) de antena cerrada.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, caracterizado por que el pulso de corriente continua se genera como impulso de Dirac o como pulso de corriente que solo presenta una pendiente pronunciada.

3. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la bobina (20) de antena está presente en un principio cerrada, sirviendo como contactos de conexión para componentes del circuito (30) integrado, los extremos (27, 28) de una pista conductora, generados en el paso de interrupción, de la bobina (20) de antena ahora abierta.

4. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la bobina (20) de antena está presente en un principio abierta y los extremos (27, 28) de la bobina (20) de antena abierta se puentean antes del paso de la comprobación sin contacto aplicando, preferentemente imprimiendo, un puente (35) de cortocircuito conductor, que une estos extremos (27, 28), sobre un material (10) de soporte que comprende la bobina (20) de antena.

5. Procedimiento, según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la bobina (20) de antena está presente en un principio abierta y los extremos (27, 28) de la bobina (20) de antena abierta se puentean, en un principio temporalmente, antes del paso de la comprobación sin contacto, mediante un dispositivo (400) de puenteo externo, preferentemente en forma de un rodillo.

6. Procedimiento, según cualquiera de los pasos 1 a 5, caracterizado por el paso adicional:

- comprobación sin contacto de la capacidad funcional de la bobina (20) de antena abierta tras el paso de interrupción, comprendiendo el paso de interrupción los siguientes pasos parciales:

- excitación de la bobina (20) de antena para que oscile;

- registro de la oscilación libre y amortiguada de la bobina (20) de antena en respuesta a la excitación;

- valoración de la oscilación libre y amortiguada de la bobina (20) de antena.