專利名稱：包括應變測量裝置的數據載體的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數據載體，包括安置在基片上的數據電路、以 及與該數據電路相連接的數據傳輸裝置。
背景技術：
RFID或接觸式數據載體可以比如用于識別物品、文件、動物和人， 用于，比如，護照、駕駛執(zhí)照、身份證、健康卡、銀行卡、動物識別 標簽、專用公司卡、安全卡等等。例如，在醫(yī)學和臨床應用中，采用 RFID數據載體來識別醫(yī)用物品，例如，藥品、注射劑、疫苗等等。在 所述領域使用的數據載體通常的厚度為38(^m或更小(根據具體的應 用、制造以及研磨/刻蝕/拋光技術，厚度還可以達到30^im或更小)，并 且，存在繼續(xù)減小數據載體厚度的趨勢。這意味著，用于制造這種具 有集成電路形式的數據載體的晶片應該像紙一樣薄，并且可以彎曲和 擰扭。還應提及的是，其上形成IC的基片通常由可以彎曲的材料構成。 然而，彎曲和擰扭，或更廣義地講，在數據載體上施加應變，可能導 致數據載體發(fā)生故障，或者至少可能導致操作數據載體的方式不符合 規(guī)范。
文獻US2005/0242957 Al建議，出于用戶隱私或篡改指示 (tamper-indicating)的原因，使附在封裝上的數據標簽失效。數據標 簽包括存儲著諸如個人數據、健康信息、安全訪問數據、貨幣價值等 識別信息的數據電路。多根天線同數據電路耦合。多根天線中的至少 一個根天線是能夠在第一范圍內傳輸無線信號的可刪除天線，因此， 該天線的刪除實質上可以禁止通過刪除的天線傳輸識別信息，并允許 通過另一根天線傳輸識別信息。"刪除"第一天線是通過將負載敏感開 關連接到數據電路和第一天線之間的電學通路中的方式予以實現的。 這種實現可以比如用來創(chuàng)建方向敏感的RFID芯片容器。在另一實施例中，數據電路被安置在容器體中，而將第一天線安置在容器的蓋子上。 只要蓋子適當地位于容器體上適當的位置，就可以維持數據電路和第 一天線之間的電連接。當從容器體上去除蓋子時，第一天線同數據電 路的物理連接斷開，從而無法通過第一天線傳輸任何無線信號。
然而，采用這種已知方案，數據電路無法知曉是否能夠通過第一 天線傳輸信號。因此，這種方法僅適于簡單的數據標簽，即只要所述
數據標簽落入數據讀取器(比如RFID讀取器)的范圍，就基本適于傳
輸識別信息。這種已知系統的另一個缺點在于，它依賴于諸如引線、 開關的突出部分等機械部件的移位，這往往是不可靠的。此外，必須 手動地放置這些機械部件，這增加了制造成本。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種在首段中定義的那種、克服了 上述缺點的數據載體。
為了實現上述目的，根據本發(fā)明的數據載體包括若干顯著特征，
因此根據本發(fā)明的數據載體可以按如下定義的方式予以描述，艮P:
一種數據載體，包括安置在基片上的數據電路和同數據電路相 連接的數據傳輸裝置，其中，所述數據載體包括至少一個應變測量 裝置，適用于測量施加在基片上的應變，并在所測量到的應變超過所 定義的應變門限的情況下，向數據電路傳輸失效信號；數據電路適用 于在接收到失效信號的情況下，中斷通過數據傳輸裝置與外部數據讀 取器/寫入器之間的數據交換。
此處所用的術語"應變"被定義為，由所施加的力導致的物體的 形變量。更具體地，應變被定義為在長度上的微小改變。應變可以表 現為物體的拉伸、壓縮、翹曲、彎曲和擰扭。
根據本發(fā)明的顯著特征所提供的優(yōu)勢在于當應變出現在數據載 體上時，是否維持數據載體和外部數據讀取器/寫入器間通信的決定是 依靠數據載體中的邏輯電路作出的，因此數據電路能夠完全控制這個 決定，而不必依賴于像觸動開關或切斷導體之類的外部事件。這使得 有可能在出現應變時方便地實現數據載體的各種工作模式。例如，可以選擇暫時維持還是永久維持通信的中斷。而且，可以選擇是否記錄 應變的出現。本發(fā)明的解決方案也可以用于在將數據電路從晶片上切 下后對其進行測試。
應當注意的是，文件US 6,906,514 B2描述了一種系統概念，用于 降低或補償諸如半導體材料中的機械應力之類的外部干擾量對集成電 路的物理功能參數造成的影響。然而，該系統概念的關注點并不是針 對于由半導體材料中的機械應力造成的潛在破壞，而主要是針對于作 為這種機械應力結果的半導體材料的物理參數的影響，所述機械應力 能夠比如影響諸如Hall傳感器等集成傳感器組裝的電磁特性。在該系
統概念中，將半導體材料中的機械應力看作一種被加入到半導體材料 的能量平衡中的激發(fā)能。因此，在該已知概念中，配備了補償電路， 例如控制環(huán)路，將作用在半導體材料上的應力張量的基本成分轉化為 信號，用以對集成電路進行控制，使應力張量對集成電路輸出信號的 影響顯著降低或完全得到補償。然而，該已知概念并未建議中斷集成 電路和外部裝置之間的數據交換。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，應變測量裝置包括至少一個安置在 基片上的應變傳感器以及具有同所述應變傳感器的測量輸入相連接的 應變評估電路；其中應變傳感器傳送與施加在基片上的應變相對應的 物理量，并且所述應變評估電路適用于，將由所述應變傳感器傳送而 來的物理量同與失效應變門限的相對應的物理量的門限值進行比較， 并在應變傳感器的物理量超過物理量門限的情況下，產生失效信號。 在該配置中，可以使用各種類型的應變傳感器，比如具有應變相關電 阻的分立電阻器，或壓電電阻半導體，或者甚至MEMS (微機電傳感 器)技術。
為了實現數據載體的廉價制造以及可靠操作，在本發(fā)明的實施例 中，至少一個應變傳感器包括至少一個電阻值隨施加在電阻器上的應 變發(fā)生變化的電阻器。
由于多晶硅電阻器良好的靈敏度、高度的精確性以及取值范圍， 并且易于同集成電路制造工藝相結合，因此優(yōu)選地將所述電阻器配置 為多晶硅電阻器。為了提高被配置為應變相關電阻器的應變電阻器的靈敏度，優(yōu)選 地安置在基片上的電阻器具有曲折的構造。例如，同多繞線圈相比， 曲折的構造增加了電阻器的長度。電阻器的電阻R可由以下公式進行
計算
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中p是電阻器的電阻率，L和A分別是電阻器的長度和截面面積。
在擴散半導體層中，深度會對電阻產生很大的影響。對于電路設 計而言，采用所謂的"薄層電阻"(Rs)參數通常是十分方便的。如 果W是樣品的寬度，t是它的厚度(即，A-Wt)，那么電阻可寫作
R = (p/tXL/W) = Rs(L/W)
其中，R^p/t就是這種材料的層的薄層電阻。
嚴格地講，薄層電阻Rs的單位是歐姆(這是因為L/W是無量綱的)。 然而，為了避免混淆R和Rs，將薄層電阻的單位規(guī)定為"歐姆每平方 面積"。L/W的比值可以被認為是電阻器中材料的(任意尺寸的)單位 平方面積的數量。
考慮到電阻器上的應變導致電阻器的長度變化為(L+AL)和寬 度變化為(W+AW)，應變相關電阻可由以下公式表示
<formula>formula see original document page 8</formula>
該公式解釋了采用曲折構造的電阻器能夠產生更高靈敏度的原因。
應變的各種表現，特別是翹曲和擰扭，通常對基片的外圍區(qū)影響 最大。同樣在許多情況下，基片的彎曲也發(fā)生在基片的外圍區(qū)。因此， 外圍區(qū)是最容易受到損壞的。考慮到這一點，將至少一個應變傳感器 安置在基片的外圍區(qū)是十分有益的。
當至少一個應變傳感器被配置為至少部分包圍數據電路時，可以 獲得對施加在數據電路上應變的最高的監(jiān)控可靠性。
為了對到基片的形狀因數以及基片的各向異性剛度加以考慮，在 根據本發(fā)明的數據載體的另一實施例中，電阻器的截面面積和/或曲折 形狀在電阻器的不同部分有所變化。例如，沿基片的橫向延伸的那部分電阻器可能與沿基片的縱向延伸的那部分電阻器在每單位長度的曲 折繞組數目或長度上有所不同。
在提高應變測量靈敏度的本發(fā)明的另一實施例中，至少第一應變 傳感器安置在基片的上表面上或嵌入在基片的上層內，并且至少第二 應變傳感器安置在基片的下表面上或嵌入在基片的下層內，其中優(yōu)選 地，第一和第二應變傳感器以相互對齊的方式予以安置，并且使用第 一和第二應變傳感器的輸出信號間的差值來評估施加在基片上的應 變。
在本發(fā)明的又一實施例中，配置多個應變傳感器，其中獨立地對 多個應變傳感器的輸出信號進行評估?？蛇x地，為應變傳感器定義不 同的失效應變門限。這種方式使得可以考慮沿基片的不同方向施加應 變將對數據電路造成不同程度的損壞這一事實。
通過將應變相關電阻器切換至適于測量應變相關電阻器的電阻 的橋電路中，可以實現對施加在基片上的應變的準確評估。如上面已 經解釋的那樣，當第一和第二應變傳感器被配置為應變相關電阻器并 被切換至橋電路中時，應變評估電路的敏感度得到提高，其中，所述 橋電路適用于測量兩個應變相關電阻器的電阻值的差。
根據本發(fā)明，數據載體可以工作于不同的模式。在第一工作模式 下，只有出現失效信號時，才維持通過數據傳輸裝置進行的數據傳輸 的中斷。這意味著，只要存在由施加在基片上(以及隨之而來施加在 數據電路上)的應變造成的交換數據可能會不可靠或遭到破壞的風險， 就中斷數據交換。另一方面，當應變釋放時，數據電路繼續(xù)與外部數 據讀取器/寫入器之間進行數據交換。因此，在暫時的應變出現后，不
必廢棄數據載體。這種數據載體的暫時失效不同于現有技術中應變檢 測裝置的行為，現有技術中的應變檢測裝置在應變出現時通過例如切 斷電源線或者從物理上拆除天線的方式永久性地使數據載體失效。
為了實現對在數據載體的使用壽命時間期間施加在其上的應變 進行記錄，在本發(fā)明的數據載體另一實施例中，將失效信號的暫時出 現永久性地存儲在數據電路中，并且該信息可以由外部讀取裝置讀取。
該技術可用于許多應用領域，例如，通過個人身份證(ID)識別病人，健康卡、護照等領域中。應當注意到的是，本發(fā)明適用于非接觸式數
據載體，以及接觸式ic卡，甚至適用于采用超薄硅的先進封裝方案，
例如，SIP (系統級封裝)技術。
然而，在一些重要應用，如醫(yī)用物品(即醫(yī)藥、注射劑等)的識 別中，可能有必要永久性地中斷數據交換，即使僅僅對數據載體2施加 了暫時的應變也應如此。通過永久性地禁用數據交換，可以防止由所 施加的應變導致的數據載體的理論上的故障對病人造成危害。
根據本發(fā)明的數據載體的另一個工作模式可以區(qū)分數據載體上 的這種應變盡管超過了給定的失效應變門限但程度較弱以及應變超過 了給定破壞應變門限的兩種情況。在前一種情況下，由于應變程度較 弱以至于不會損害數據載體，因此數據交換的暫時中斷是足以滿足需 要的預防方法，從而避免了傳輸已損壞的數據。在后一種情況下，必 須顧慮數據載體是否遭到永久破壞，因此作為預防手段，數據電路將 永久性地中斷通過數據傳輸裝置進行的同外部數據讀取器/寫入器間 的數據交換。
應變傳感器通常表現出某種溫度相關行為。在根據本發(fā)明的另一 實施例中，通過監(jiān)控應變傳感器的輸出信號，并記錄由于變化溫度造 成的輸出信號改變的方式，利用這種應變傳感器的溫度依賴性。例如， 這使得本發(fā)明的數據載體能夠用于其上附有數據載體監(jiān)控物品是否被 存儲在預定的冷卻溫度以下。
根據以下將要描述的典型實施例，本發(fā)明的上述方案和其他方案 將更加顯而易見，以下將參照這些典型實施例對其加以闡釋。


以下將參照典型實施例對本發(fā)明進行更詳細地說明。然而，本發(fā) 明并不局限于這些典型實施例。特別地，雖然下面詳細描述的實施例
包括被配置為包括RFID數據傳輸裝置在內的RFID數據載體的非接觸 式數據載體，但本發(fā)明并不限于非接觸式數據載體，而還包括接觸式 數據載體，例如那些用于銀行卡和信用卡中的數據載體，這些數據載 體具有數據傳輸裝置，后者被配置為具有端接觸墊的電導體。為了向/從數據載體寫入/讀取數據，這些接觸墊同數據讀取器/寫入器的電接 觸相接觸。
圖1示出了包括根據本發(fā)明的數據載體的RFID系統的示意方框電 路圖2示出了用在根據本發(fā)明的數據載體中的應變評估電路的示意 電路圖3示出了用在根據本發(fā)明的數據載體中的一種可替代的應變評 估電路的示意電路圖4示出了位于基片上下表面上的應變傳感器的安置方式的側視
圖5示出了應變測量裝置的可替代配置的示意方框電路圖。
具體實施例方式
圖1示出了RFID(射頻識別)系統的示意方框電路圖，其中，RFID (射頻識別)系統包括RFID數據讀取器/寫入器1以及被配置為RFID 標簽的數據載體2。 RFID數據讀取器/寫入器可以采用傳統設計，因此 無需更加詳細的解釋。只要提到以下內容就足夠了，即如果數據載 體2處于RFID數據讀取器/寫入器1的傳輸和接收范圍內，RFID數據讀 取器/寫入器l就通過RF數據傳輸裝置，借助于經調制的電磁信號SS， 以非接觸的方式與數據載體2通信。如果數據載體2被配置為無源標簽， 那么可以使用發(fā)射自RFID數據讀取器/寫入器的電磁信號SS向數據載 體2傳輸數據，并為數據載體2供給能量。在正常工作模式下，數據載 體2通過調制接收到的電磁信號SS的方式對RFID數據讀取器/寫入器 進行響應。RFID數據讀取器/寫入器1和數據載體2之間的數據交換可 以由標準數據傳輸協議和標準調制方法予以實現。例如，從RFID讀取 器/寫入器發(fā)送至數據載體2的電磁信號SS可以被配置為脈寬調制信 號。從數據載體2到RFID數據讀取器/寫入器的邏輯響應信號RS可以是 例如負載調制信號，S卩，通過切換同數據載體2的天線相連接的負載阻 抗的方式調制包含在電磁信號SS中的載波信號或副載波信號，使得可 以從載波信號或副載波信號中汲取變化的能量。切換數據載體2中的負載導致RFID數據讀取器/寫入器1的天線阻抗發(fā)生變化，因此導致在
RFID數據讀取器/寫入器1的天線處的電壓幅度變化。
根據本發(fā)明的、被配置為無源RFID標簽的數據載體的典型實施例 包括天線形式的RF數據傳輸裝置IO、連接至RF數據傳輸裝置10的模 擬射頻接口ll、連接至模擬射頻接口11的數字控制單元12、以及連接 至數字控制單元12的存儲器13。模擬射頻接口ll、數字控制單元12和 存儲器13共同構成了安置在基片3上的數據電路4。應當提及的是，存 儲器13優(yōu)選情況下作為EEPROM、閃存、MTP、 OTP、 RAM / ROM / DRAM、 FE-RAM、或者MRAM等非易失性存儲器予以實現，從而使 得即使當數據載體2切斷(例如，由于數據載體2已經離開了RFID數據 讀取器/寫入器的傳輸范圍，因此無法得到RFID數據讀取器/寫入器提 供的能量)時，在與RFID數據讀取器/寫入器通信期間寫入存儲器13 的數據仍能保存在存儲器13中。存儲器13還可以包含用于操作數字 控制單元12的程序代碼以及唯一識別號。RF數據傳輸裝置10接收來自 RFID數據讀取器/寫入器的電磁信號SS，并將其傳送至模擬射頻接口 11。通常，模擬射頻接口ll包括整流器REG和具有集成能量存儲元 件(例如，電容)的調壓器VREG，以從接收到的電磁信號SS中得到 數字控制單元12和存儲器13所用的操作電壓VDD。此外，模擬射頻接 口ll包括解調器DEMOD，以從電磁信號SS中提取數據DIN，并將其傳 送至數字控制單元12。數字控制單元13對接收到的數據DIN進行處理， 并可以通過產生輸出數據DOUT并將其傳送至模擬射頻接口ll的方式 對RFID數據讀取器/寫入器予以響應。此外，模擬射頻接口ll包括調 制器MOD，后者能夠調制輸出數據DOUT，并通過RF數據傳輸裝置IO 傳輸將信號調制為響應信號RS。
根據本發(fā)明，數據載體還包括至少一個應變測量裝置7，適于測 量施加在基片3上的應變，從而間接地測量施加在數據電路4上的應變，
并適于在測量到的應變超過定義的失效應變門限的情況下，向數據電 路4 (嚴格地講，向數據電路的數字控制單元12)傳輸失效信號DE。 數據電路4適用于，在接收到失效信號DE的情況下，中斷通過RF數據 傳輸裝置10與RFID數據讀取器/寫入器1之間的數據交換。應變測量裝置7包括安置在基片3上的應變傳感器6和具有同應
變傳感器6相連接的測量輸入5a的應變評估電路5。應變傳感器6傳送與 施加在基片3上的應變相對應的物理量，應變估計電路5適用于將由應 變傳感器6傳送而來的物理量同與失效應變門限相對應的物理量的門 限進行比較，并在應變傳感器6的物理量超過物理量門限的情況下，產 生失效信號DE。應變傳感器6被配置為電阻隨施加在電阻器上的應變 發(fā)生變化的電阻器。優(yōu)選地，電阻器被配置為多晶硅電阻。應變傳感 器6優(yōu)選情況下安置在基片3的外圍區(qū)中，使其包圍數據電路4，電阻器 采用較細的曲折的構造。應變傳感器6被配置為包括6a、 6b、 6c、 6d 四部分的電阻器，各部分分別臨近于基片3的四邊中的一邊，并且為了 補償基片3的各向異性剛度，電阻器各部分的截面面積和/或曲折形狀 可能彼此不同。下面將給出應變評估電路5的示例。
可以不同的方式對出現失效信號DE時RFID數據讀取器/寫入器1 和數據載體2之間的數據交換中斷進行處理。在數據載體2的第一工作 模式下，當出現失效信號DE時，數據電路4的數字控制單元12僅僅暫 時中斷與RFID數據讀取器/寫入器1間的數據交換。當失效信號DE消失 時，由于施加在數據載體2上的應變已被釋放，數字控制單元12繼續(xù)與 RFID數據讀取器/寫入器1通信。此處所使用的術語數據載體2和RFID 數據讀取器/寫入器l間數據交換"中斷"意味著，即使RFID數據讀取 器/寫入器提出請求，數字控制單元12也不通過數據傳輸裝置10發(fā)送數 據，并且數字控制單元12不理會從RFID數據讀取器/寫入器接收到的 任何數據。由于這種行為， 一方面，顯著降低了將(由于所施加的應 變導致的在數據載體2中被破壞了的)錯誤數據用于進一步的處理的風 險。另一方面，當失效信號DE消失時，認為在RFID數據讀取器/寫入 器1和數據載體2之間進行交換的數據是可靠的，因而可用于進一步的 處理。
然而，即使施加在數據載體2上的數據已被釋放，并且數據載體2 已經繼續(xù)與RFID數據讀取器/寫入器1或者用于維護或質量檢査 (warranty inspection)的接觸式數據讀取器/寫入器等設備進行數據交 換，了解在數據載體2的使用壽命期間失效信號是否至少出現過一次也是十分有用的。為了實現這種應變記錄，在非易失性存儲器13中配置
應變出現標記so。這個應變出現標記so是在每次出現失效信號時由
數字控制單元12予以設置的，但是應變出現標記不會被重置。應變出 現標記SO的狀態(tài)可由諸如RFID數據讀取器/寫入器l等外部讀取裝置 從非易失性存儲器中讀取。
盡管在大多數應用中，當出現施加在數據載體2上的應變時，暫 時中斷數據載體2和RFID數據讀取器/寫入器1間的數據交換是適當 的，然而這種方式可能并非對每種應用都是最好的選擇。例如，在一 些重要應用，如醫(yī)用物品(即，醫(yī)藥，注射劑)的識別中，出于安全 的考慮可能有必要永久性地中斷數據交換，即使僅僅對數據載體2施加 了暫時的應變也應如此。盡管這種數據載體2的工作模式會使其上置有 數據載體2的物品無效，但是為了防止由施加的應變所導致的數據載體 2的故障可能對病人造成傷害，這樣做是可以接受的。
選擇永久終止數據載體2和RFID數據讀取器/寫入器1之間的數據 交換還可能比如出于另一個原因，即在制造數據載體2時，在晶片上 形成了多個數據電路4。數據電路4經受了許多功能測試，在測試期間 當它們還布置在晶片上。在功能測試后，將晶片切割，以分離數據電 路4。在切割過程后，通常將數據電路4固定到載體，如塑料或紙卡或 織物上，并同天線鍵合。由于數據電路4經受機械應變，熱應變，有時 還經受化學應變，因而上述最終過程是最關鍵的過程。在完成數據載 體產品之后，通常僅執(zhí)行短暫的最終功能測試。然而，由于生產車間 的時間壓力，最終的功能測試不可能包括全部的功能測試過程。
因此，有時盡管數據載體產品存在某些缺陷，仍將發(fā)行，所述缺 陷是由在諸如切割錯位，管芯破裂，金屬剝離等最終制造步驟中施加 在數據載體4上的應變所導致的。這種缺陷可能是比如，由于一個或多 個存儲器單元或數據總線的線路的斷裂，導致非易失性性存儲器13僅
有一部分能夠使用。為了降低發(fā)布這種產品的風險，已將數據載體產 品的參數永久改變了的過度應變(其中改變的參數通過應變測量裝置7 進行測量)引起應變測量裝置產生失效信號DE，從而導致數據載體2 永久失效是十分適當的。例如當應變測量裝置7包括應變傳感器，應變傳感器是作為阻值隨所施加的應變而發(fā)生改變的電阻器包含在應變測 量裝置中的，所述電阻器可能已經由于過度的應變而發(fā)生斷裂(電阻 變?yōu)闊o限大)，或者可能由于彎曲、扭轉等而被永久性地拉長(電阻永 久性增大)。
可選地，如果測量得到的應變超過了所定義的破壞應變門限，應 變測量裝置7還可適于向給數據電路4的數字控制單元12傳輸破壞信號
DA，如果接收到破壞信號DA，數據電路4適于永久性地中斷通過RF 數據傳輸裝置10與外部RFID數據讀取器/寫入器1進行數據交換。
在數據載體2的另一個工作模式下，同時使用失效信號DE和破壞 信號DA,以區(qū)分數據載體4上的應變超過了給定的失效應變門限(但 認為不至于使數據載體2遭到破壞)和數據載體4上的應變超過了更高 的破壞應變門限，使得必須顧慮數據載體2是否遭到永久破壞這兩種情 況。在第一種情況下，即，當產生失效信號時，認為暫時中斷數據交 換是足以滿足需要的預防方法，從而避免了傳輸已損壞的數據。為了 處理后一種情況，數據電路4適用于永久性地中斷與RFID數據讀取器/ 寫入器間的數據交換。
圖2示出了用于根據本發(fā)明的數據載體2中的應變評估電路5的示 意電路圖。該應變評估電路5被配置為單橋電路，其中應變傳感器采用 應變相關電阻器R1的形式，電阻器R1和恒流源IS1串聯在供電電壓 VDD和地電勢之間，從而形成分壓器。電阻R1和恒定電流源之間的分 壓點P1同放大器A1的輸入相連。放大器A1的輸出信號構成失效信號 DE。應當注意到的是，可以各種方式改變該基本電路。例如，可以用 反相器代替放大器A1?？蛇x地，可以在放大器A1之后配備比較器，將 比較器的第一輸入連接至放大器A1的輸出，并將第二輸入同表示失效 應變門限的參考電壓相連接。在這種構造中，比較器的輸出構成了失 效信號DE。
圖3示出了用于根據本發(fā)明的數據載體2中的另一應變評估電路5' 的示意電路圖。該候選應變評估電路5'被配置為改進的Wheatstone電 橋。在該應變評估電路5'中，第一應變傳感器具有第一應變相關電阻 器R2的形式，第一應變相關電阻器R2和第一恒流源IS2串聯在供電電壓VDD和地電勢GND之間，從而形成分壓器，所述分壓器具有位于第 一電阻器R2和第一恒流源IS2之間的第一分壓點P2。所述第一電阻器 R2和第一恒流源IS2串聯，構成改進Wheatstone橋的第一臂。第二應變 傳感器具有第二應變相關電阻器R3的形式，第二應變相關電阻器R3je 第二恒流源IS3串聯在供電電壓VDD和地電勢GND之間，從而形成分 壓器，所述分壓器具有位于第二電阻R3和第二恒流源IS3之間的第二 電壓分配點P3。所述第二電阻器R3和第二恒流源IS3串聯，構成改進 Wheatstone橋的第二臂。第一和第二恒流源IS2， IS3傳送電流，并且 將應變相關電阻器R2， R3的電阻予以設置，使得當沒有應變施加在電 阻器R2， R3上時，出現在分壓點P2， P3間的電壓差AU基本為零，但 是當有應變施加在電阻器R2， R3上時，由于各電阻器R2， R3的電阻 發(fā)生了不同的變化，出現在分壓點P2， P3間的電壓差AU不為零。電 壓差AU被饋送至放大器A2的輸入。
放大器A2的輸出信號被饋送至第一比較器K1的輸入，所述第一 比較器的第二輸入同代表失效應變門限的第一參考電壓UR1相連接。 當放大器A2的輸出信號超過第一參考電壓UR1時，第一比較器K1產生 失效信號DE。
放大器A2的輸出信號還被饋送至第二比較器K2的輸入，所述第 二比較器的第二輸入同代表破壞應變門限的第二參考電壓UR2相連 接。當放大器A2的輸出信號超過第二參考電壓UR2時，第二比較器K2 產生破壞信號DA。失效信號DE和破壞信號DA都被提供給(圖l中所 示的)數字控制單元12。
在圖3電路的優(yōu)勢配置中，如圖4的側視圖所示，第一應變相關電 阻器R2安置在基片3的上表面，第二應變相關電阻器R3安置在基片的 下表面。正如將要指出的那樣，第一和第二電阻器R2， R3相互對齊地 安置在基片3的上下表面上。因此，如虛線所示，當在基片3上施加彎 曲力時，該彎曲力導致施加在第一電阻器R2上的張力和施加在第二電 阻器R3上的壓力，從而導致第一電阻器R2的電阻增長AR的量，第二 電阻器R3的電阻減小大約相同AR的量。由于電阻器R2， R3位于改進 的Wheatstone橋的不同臂上，因此這種配置使橋的敏感度加倍了 。另一方面，對于電阻器R2， R3而言，電阻器R2， R3的電阻隨溫度發(fā)生 同向變化，因而可以相互抵消。應該注意到的是，雖然在該示例中， 僅在基片3的上表面上安置了一個第一應變相關電阻器R2，并且僅在 基片3的下表面安置了一個第二應變相關電阻器R3，但是根據本發(fā)明， 還可以在上表面上安置多個應變相關電阻器，并且在基片的下表面安 置多個與上表面的電阻器相互對齊的應變相關電阻器。應當注意到的 是，電阻器不必放置在基片的上和下表面，也可以分別嵌入于基片的 上層和下層，如第一或第二多晶硅層、有源層、n阱層、p阱層或類似 的層中。
圖5示出了用于本發(fā)明的應變測量裝置7'的可替代配置的示意方 框電路圖。在該配置中，配備了四個分離的應變傳感器6e， 6f， 6g， 6h，它們的輸出信號被饋送至多路復用器的輸入。多路復用器MUX的 輸出被饋送至應變評估電路5的輸入。如果施加在應變傳感器6e， 6f， 6g， 6h上的應變超過了一個或多個應變傳感器6e， 6f， 6g， 6h中的失 效應變門限，應變評估電路5就產生失效信號DE。
權利要求
1、一種數據載體(2)，包括安置在基片(3)上的數據電路(4)和連接至數據電路(4)的數據傳輸裝置(10)；其中，所述數據載體(2)包括至少一個應變測量裝置(7)，適用于測量施加在基片(3)上的應變，并在所測量到的應變超過定義的失效應變門限的情況下，向數據電路傳輸失效信號(DE)；所述數據電路(4)適用于在數據電路(4)接收到失效信號(DE)的情況下，中斷通過數據傳輸裝置(10)與外部數據讀取器/寫入器(1)之間的數據交換。
2、 根據權利要求1所述的數據載體，其中，所述應變測量裝置(7)包括安置在基片(3)之上或之中的至少一個應變傳感器(6;6e， 6f， 6g， 6h)、以及具有同所述應變傳感器(6; 6e， 6f， 6g， 6h) 的測量輸入相連接的應變評估電路(5);所述應變傳感器(6; 6e， 6f， 6g， 6h)傳送與施加在基片(3) 上的應變相對應的物理量，并且，所述應變評估電路(5)適用于對所 述應變傳感器(6; 6e， 6f， 6g， 6h)傳送的物理量同與失效應變門限 相對應的物理量的門限值進行比較，并在應變傳感器(6; 6e， 6f， 6g， 6h)的物理量超過物理量的門限值的情況下，產生失效信號(DE)。
3、 根據權利要求2所述的數據載體，其中，所述至少一個應變傳 感器(6; 6e， 6f， 6g， 6h)包括至少一個電阻器(Rl， R2， R3)，該 電阻器的電阻隨施加在所述電阻器(Rl， R2， R3)上的應變而發(fā)生變 化。
4、 根據權利要求3所述的數據載體，其中，所述電阻器(Rl， R2， R3)被配置為多晶硅電阻。
5、 根據權利要求3或4所述的數據載體，其中，所述電阻器(R1， R2， R3)安置在基片(3)之上或之中，具有曲折的構造。
6、 根據權利要求2所述的數據載體，其中，所述至少一個應變傳 感器(6; 6e， 6f， 6g， 6h)安置于基片(3)的外圍區(qū)。
7、 根據權利要求2或6所述的數據載體，其中，所述至少一個應變傳感器(6)至少部分地包圍數據電路(4)。
8、 根據權利要求3或5所述的數據載體，其中，所述電阻器(R1， R2， R3)的截面面積和/或曲折形狀在電阻器的不同部分有所變化。
9、 根據權利要求2所述的數據載體，其中，至少第一應變傳感器 安置在基片(3)的上表面上或嵌入在基片(3)的上層內，并且至少 第二應變傳感器安置在基片(3)的下表面上或嵌入在基片(3)的下 層內，優(yōu)選地，所述第一和第二應變傳感器相互對齊地安置在上下表 面或上下層上，并且第一和第二應變傳感器的輸出信號的差值用于評 估施加在基片(3)上的應變。
10、 根據權利要求2所述的數據載體，其中，配置多個應變傳感 器(6e， 6f， 6g， 6h)，獨立地對所述多個應變傳感器(6e， 6f， 6g， 6h)的輸出信號進行評估，并且可選地為所述應變傳感器(6e， 6f， 6g， 6h)定義不同的失效應變門限。
11、 根據權利要求3所述的數據載體，其中，所述電阻器(Rl; R2， R3)被切換至橋電路中，所述橋電路適用于測量所述電阻器(Rh R2， R3)的電阻。
12、 根據權利要求9所述的數據載體，其中，所述第一和第二應 變傳感器被配置為切換至橋電路中的應變相關電阻器(R2， R3)，所 述橋電路適用于測量所述兩個應變相關電阻器(R2， R3)的電阻值之 差。
13、 根據權利要求l所述的數據載體，其中，只要出現失效信號 (DE)，就保持對通過數據傳輸裝置(10)的數據交換的中斷。
14、 根據權利要求1所述的數據載體，其中，所述失效信號(DE) 的暫時出現被永久性地存儲在數據電路(4)中。
15、 根據權利要求1所述的數據載體，其中，基于失效信號(DE) 的暫時出現，永久性地中斷數據載體(2)和外部數據讀取器/寫入器(1)之間的數據交換。
16、 根據權利要求1所述的數據載體，其中，所述應變測量裝置 (7)適用于，在所測量到的應變超過破壞應變門限的情況下，向數據電路(4)傳輸破壞信號(DA);所述數據電路(4)適用于，在數據電路(4)接收到破壞信號(DA)的情況下，永久性地中斷通過數據 傳輸裝置(10)與外部讀取器/寫入器(1)之間的數據交換。
17、根據權利要求2所述的數據載體，其中，監(jiān)控所述應變傳感 器(6)的輸出信號隨溫度的改變，并將其記錄在數據電路(4)中。
全文摘要
數據載體(2)包括安置在基片(3)上的數據電路(4)和連接至數據電路(4)的數據傳輸裝置(10)。數據載體(2)還包括至少一應變測量裝置(7)，適用于測量施加在基片(3)上的應變，并在所測量到的應變超過定義的失效應變門限的情況下，向數據電路(4)傳輸失效信號(DE)。如果數據電路(4)接收到失效信號(DE)，數據電路(4)就中斷通過數據傳輸裝置(10)與外部數據讀取器/寫入器(1)之間的數據交換。
文檔編號G06K19/07GK101416205SQ200780012405
公開日2009年4月22日 申請日期2007年3月23日 優(yōu)先權日2006年3月30日
發(fā)明者埃瓦德·貝格勒, 海莫·朔伊希爾 申請人:Nxp股份有限公司