信息载体、设备、衬底和系统

本发明涉及一种信息载体，其具有存储单元，集成电路，和用于 在基站与集成电路之间传递数据的第一耦合元件。

本发明还涉及一种设备，该设备包括用于从一种信息载体的存储 单元读取信息的装置，该设备还具有集成电路和第一耦合元件，并且 还包括用于通过该第一耦合元件向集成电路传递数据的基站。

本发明还涉及一种由信息载体和设备构成的系统，该信息载体具 有存储单元，集成电路，和第一耦合元件，同时该设备具有用于从该 信息载体的集成电路传递数据并将数据传递至该集成电路的基站，还 具有用于从该信息载体的存储单元读取信息的装置。

本发明还涉及一种具有导电墨层和粘胶层的衬底。

这种信息载体，这种设备和这种系统由DE-A 19616819公知了。 已知的信息载体具有CD的形式，并且由3层构成：用于承载信息的层， 其中具有存储单元和集成电路，金属层和保护层。第一耦合元件可以 由该金属层形成，利用该耦合元件接触集成电路。该第一耦合元件还 可以存在于集成电路上，该集成电路下文也被称为IC。借助于电感或 电容耦合，通过第一耦合元件向基站传递数据。

已知的信息载体的缺点在于，如果数据传递通过电容耦合进行， 则能量和数据的传递不能被结合。已知的信息载体包括用于向IC提供 能量的单独的装置。这个装置是电池或者是第二耦合元件，例如线圈 或第二电容器板。因为该IC和该装置要彼此相连，所以要通过电容耦 合和基站相连的信息载体的结构复杂。这使得利用电容耦合来保护信 息载体的存储单元中存储的信息是昂贵的。

本发明的第一目的是提供一种在开头段落所述的那种信息载体， 其可以用简单的方式制造。

本发明的第二个目的在于提供一种在前言部分中所述的那种设 备，其基站利用电容耦合和信息载体耦合。

本发明的第三个目的在于提供一种在前言部分中所述的那种系 统，其中在信息载体中存储的信息借助于在IC中存储的代码被可靠地 保护。

本发明的第一目的是这样实现的：

-除去第一耦合元件之外，提供第二耦合元件，用于在基站和集 成电路之间传递数据和能量，

-在操作状态下，第一和第二耦合元件各自和基站以及集成电路 两者耦合，该耦合元件非接触地和该基站耦合，同时第一耦合元件通 过电容耦合和集成电路耦合。

在按照本发明的信息载体中的IC通过第一和第二耦合元件和基站 相连。已经发现，第一和第二耦合元件二者可以通过电容耦合和基站 以及集成电路耦合。不过，在集成电路和第二耦合元件之间形成导电 连接可能是有利的；例如由于采用的制造方法，使得IC被置于具有导 电粘胶层的导电衬底上。使耦合元件和基站之间的耦合是电感性的或 电磁性的，也可能是有利的。

因为在按照本发明的信息载体中IC和耦合元件之间的耦合可以是 非接触的，在这些元件之间没有导线连接。结果，具有存储单元和IC 的信息载体具有不复杂或基本上不复杂的元件构成的结构。因而IC不 需要被放置在被精确限定的位置上。不需要用于提供直接接触连接的 电绝缘层的图形。其优点在于，使得大大节省成本。这种连接的装配 在制造中的确是一个费用高的步骤。此外，导线连接件通常是一些脆 弱的元件。通过取消导线连接，可以避免不合格产品以及误动作。

但是在现有技术中表明，在电容耦合的情况下，数据和能量的同 时传递是不可能的，事实上，这在按照本发明的信息载体中被实现了。 通过基站把电压和电流提供给耦合元件，因而提供给IC。电压和电流 可以具有相同的频率，但是在所述情况下并非必须如此。最好是，电 流具有较低的频率。IC含有具有编码的存储器，该编码最好包括开始 位，若干个可以被编码成“1”或“0”的数据位，以及若干个停止位。 IC需要和编码的一系列读取操作有关的一定量的电流。数据被包含在 这种可变的电流指令中。数据还可以已经存在于由基站向IC供应的电 流中。

在一个有利的实施例中，耦合元件利用电容耦合和基站耦合。在 这个实施例中，每个耦合元件包括导电板，并且基站包括至少两个导 电板。这些导电板和插入的电介质一道形成电容器，该电介质至少部 分地由空气构成。已经发现，具有1pF数量级的电容的电容器足以用 于在125kHz的频率下传递能量。如果导电板具有大约为12×10-4m2 的表面积，则在基站的导电板和耦合元件的导电板之间的距离可以大 约为1cm。

在按照本发明的信息载体的另一个实施例中，第一和第二耦合元 件通过电感耦合和基站耦合，为此目的，第一耦合元件至少部分地呈 螺旋形状，并且第二耦合元件和第一耦合元件电气相连。第一和第二 耦合元件之间的电连接例如以电容耦合的形式实现了。该实施例的优 点在于，和基站的耦合可以在一距离上实现，该距离通常大于电容耦 合情况下的距离。

在IC与第一和第二耦合元件之间的至少部分电容耦合最好在IC 中具有两个导电板，并且在每个耦合元件中具有一个导电板的情况下 实现。这些导电板的位置被这样设置，使得在IC中的一个导电板的垂 直凸起在一个耦合元件的板上的情况下具有一个重叠部分。该导电板 可以包括导电材料特别是金属，例如铜或铝，半导体例如硅，导电墨 或者导电的聚合物。

最好是，第一和第二耦合元件的每一个由可以或者不可以成图形 的导电板构成。最好是，该导电板大于IC的导电板，使得基站和耦合 元件可以在足够的距离下耦合。该导电板可以具有各种形状：例如圆 形的，环形的，矩形的，正方形的和长方形的，或者几种形状的组合。

最好是，集成电路含有数据，并且能够处理数据，没有该数据， 便不可能或不能正确地进行在存储单元存储的信息的处理。用于这种 目的的IC包括微处理器，利用该微处理器可以执行算法，以及存储器， 在该存储器上提供有安全结构和相关的代码。借以实现软件和例如图 像和音乐的数字编码的信息的复制和回放保护，或者实现对该信息的 访问允许检查。安全性结构和相关的代码对于复制保护领域的技术人 员是熟知的。此外，IC还可以被构成用于存储数据，例如用于存储中 间结果，例如内容表，用于确定轨迹序列和进行访问控制。

信息载体可以包括一个以上的IC。在一个信息载体上提供几个IC 的理由是，例如，这些IC执行不同的功能，一个IC包括可以实行电 编程的存储器，而另一个IC包括被预编程的存储器。

在按照本发明的信息载体中的存储单元可以用不同的方式来实 现。该存储单元可以是磁可读的。其中的例子有硬盘和磁带。该存储 器可以是电可读的，其中的例子有非易失性存储器，例如EEPROM， FLASH，和MRAM。

在按照本发明的信息载体的实施例中，该信息载体作为盘构成， 并且在该存储单元中存储的信息是光可读的。这种信息载体例如有 CD，其可以是可重写的，CD-ROM，或DVD，其可以是或不是可重写的。 在这种信息载体的情况下，特别希望在信息载体中集成IC，借以实现 对于软件和数字编码信息例如图像和音乐的复制和回放保护，或者控 制对该信息的访问。此外，该IC可以被构成用于存储数据，例如用于 存储中间结果，例如内容表，用于确定轨迹序列和进行访问控制。

在另一个实施例中，该盘包括：

具有存储单元的信息承载层，

用作一个耦合元件的金属层，

由电绝缘材料制成的保护层，以及

作为另一个耦合元件的由电绝缘材料制成的层，该层和该金属层 电绝缘，

其中该集成电路位于第一和第二耦合元件之间。

在这个实施例中，IC位于具有存储单元的由电绝缘材料制成的层 中，或者位于保护层中。在这个实施例中，在IC彼此背离的两侧设置 有IC的两个导电板。这些侧面的一个面向金属层，而另一个面向导电 材料层。本实施例的一个优点在于，导电板可以完全覆盖IC的相关侧。 这增加了电容耦合的电容值。最好是，其中的一侧是IC的下表面，而 另一侧是IC的上表面，并且IC具有掺杂有硅的衬底，该衬底同时在 该下表面形成导电板。

该实施例的另一个优点在于，该IC由其所在所层封装。因而不需 要单独的包封。最好是，该IC在盘的制造期间已被提供，将该IC放 置在的注射模具中。随后把该层注射到模具内，使得IC被集成在该层 中。此外，在这个实施例中，金属层形成第一耦合元件。该金属层是 具有光可读存储单元的盘的标准元件。根据IC的位置，第二耦合元件 位于具有存储单元的层或者保护层的一侧。该第二耦合元件和IC最好 和盘的中心相邻，在通常存在的孔的周围。

在一个特定的实施例中，该盘具有内、中、外环，这些环是同心 的。此时该金属层位于内环和外环中，该导电材料层位于内环和中环 中。这个实施例的特征在于，这些作为主要部分的层在金属层上的导 电材料层的垂直凸起上彼此相邻。这样作的优点表现在基站的结构 上。如果在耦合元件和基站中间的耦合是容性的，则基站将包括两个 电容器板。因为这些层作为主要部分彼此相邻，所以在基站中两个电 容器板可以被彼此相邻地设置，或者作为两个同心环被设置，使得一 个围绕着另一个，而不是被彼此相对地设置。

在另一个实施例中，该盘包括导电材料制成的内环和外环，该内 环是一个耦合元件，而该外环是另一个耦合元件。此外，IC的两个导 电板在面向金属层的IC的一侧至少彼此相邻。为了简化IC的定位， 使导电板构制成U形板是有利的，类似于SMD接点的结构。这个盘的 耦合元件也可以利用两个电容器板读出，该电容器板位于基站中，它 们彼此相邻，或者是一个围绕着另一个的两个同心环。最好是，该内 环和外环由构成的金属层形成。该金属层例如通过具有环形槽被构 成。

在另一个实施例中，该导电材料是导电墨。该导电墨可以通过印 刷以简单的方式被提供。此外，该导电墨可以作为多层层叠体的一部 分被提供，该层叠体包括电绝缘材料制成的衬底，导电墨和粘胶层。 这种多层层叠体最好以粘着物的形式被提供。该粘着物最好呈环形， 一旦这种粘着物被施加在盘上，第二耦合元件便自动地被该衬底保 护。

本发明的第二个目的在于提供一种在前言所述的那种设备，其基 站通过电容耦合和信息载体耦合，该目的是这样实现的：

-该设备适合于如权利要求2所述的信息载体，以及

-该基站包括第一和第二电容器板，用于和信息载体的集成电路 之间传递数据和能量，通过该电容器板，该基站在操作状态下通过电 容耦合与信息载体的第一和第二耦合元件耦合。

和现有技术的只包括第一电容器板的已知的设备相比，按照本发 明的设备不仅包括第一个，而且包括第二个电容器板。在基站中的这 两个电容器板都和电源以及用于从信息载体上的IC读出数据或者对该 IC选择地写入数据的装置耦合。该电源和该装置可以单独地或者一起 作为集成电路被构成。这种装置和电源，不论是否被集成在一起，都 是在电子技术领域内的人员熟知的。最好是，该装置是一个具有好的 动态范围的接收器。最好是，该电源能够产生高频能量。在该设备中 也可以具有用于在信息载体的存储单元上写入信息的装置，这也是本 领域技术人员熟知的。该用于写信息的装置也可以被集成在用于从存 储单元读出信息的装置中。

在按照本发明的设备的一个优选实施例中，该设备适用于如权利 要求5所述的信息载体，其在操作状态下被夹在该设备的一个承载本 体和压缩本体之间。为此目的，第一电容器板形成承载本体的一部分， 第二电容器板形成压缩本体的一部分。按照这个实施例的设备适合于 呈盘形的信息载体。该压缩本体或承载本体和电动马达相连，从而使 盘旋转。该本体的另一个主要用作机械支撑。把电容器板集成在两个 本体的每一个中使得两个电容器板能够具有大的表面积。这能够提高 数据和能量的传递速度和范围。本实施例的优点在于，该电路也在设 备中没有信息载体的情况下被形成。

在按照本发明的设备的另一个实施例中，该承载本体和压缩本体 都具有一个表面，如果在设备中没有信息载体存在，则该承载本体和 压缩本体的两个表面彼此直接面对，而第一耦合元件位于承载本体的 表面处或者直接地位于承载本体的表面的下方。第一耦合元件可以离 开该表面任何距离地位于承载本体中，只要承载本体用电绝缘材料制 造即可。第一耦合元件最好是直接位于该表面的下方或在该表面处。 这限制了从设备的第一耦合元件到信息载体中的耦合元件的距离，因 而简化了数据和能量的传递。最好是，第一耦合元件由保护层覆盖。 显然，对于第二耦合元件最好也是如此。

在另一个实施例中，该设备具有一个用于权利要求5所述的信息 载体的承载本体。为此目的，该承载本体具有同心的内环和外环。第 一电容器板位于外环的内部，第二电容器板位于内环的内部。在本实 施例中，第一和第二电容器板都位于承载本体内或承载本体上。这对 于设备的结构是有利的。

本发明的第三个目的是这样实现的：

-该信息载体具有存储单元，集成电路以及第一和第二耦合元 件，

-该设备具有用于从信息载体的存储单元中读出信息的装置，还 包括一个基站，该基站具有第一和第二电容器板，用于和该信息载体 的集成电路之间传递数据和能量，

-在操作状态下，第一和第二耦合元件的每一个和该基站以及集 成电路两者耦合，以及

第一和第二耦合元件通过电容耦合和该基站耦合，并且第一耦合 元件通过电容耦合和该集成电路耦合。

在这个系统中，存储在信息载体中的信息被存储在IC的存储器中 的识别代码保护，并且该系统借助于电容耦合而操作。该系统包括如 权利要求2所述的信息载体和如权利要求10所述的设备。

该识别代码可以针对信息载体的存储单元的全部或部分信息进行 检验。最好是，在该存储单元中存储一个验证例程。另一种方案是， 或此外，该设备包括验证例程，例如在该基站中。在基站中包含的处 理器或者在IC中包含的处理器运行该验证例程，并检查该识别代码。 除非该IC的存储器含有正确的代码，否则该处理器就禁止访问存储单 元。因而，非法复制的存储单元中的信息在很大程度上是无用的，因 为不能附带地复制在IC的存储器中的识别代码。因而，也可以使不含 有软件的但是含有例如音乐的CD防止非法复制而得到保护。

最好是，至少IC存储器的一部分是只能一次可编程的，使得该识 别代码不能被信息载体的用户无意或有意地改变。此外，IC的存储器 可以是可电子编程的，例如EEPROM。在这种情况下，验证例程能够根 据在信息载体的存储单元中的指令定期地修改识别代码，以便防止识 别代码的未授权检查。

最好是，第二耦合元件也和集成电路电容耦合。最好是该信息载 体被作为一个盘构成，并且在该存储单元中存储的信息是光可读的。

本发明还提供一种在前言中所述的那种衬底，其非常适用于制造 按照本发明的信息载体。为此，该衬底适用于紧固在盘形的信息载体 上，该信息载体具有一个中心孔，该中心孔具有一个直径，使该衬底 也具有一个孔，其直径至少等于在该信息载体中的孔的直径。

下面参照附图更详细地说明按照本发明所述的信息载体，设备， 系统和衬底的这些和其他方面，其中：

图1是信息载体的第一实施例的示意的平面图；

图2是沿图1的线X-X取的第一实施例的示意的截面图；

图3是信息载体的第二实施例的示意的截面图；

图4是信息载体的第三实施例的示意的截面图；

图5是该系统的第一实施例的电路图；

图6是该系统的第二实施例的电路图；

图7是其中具有信息载体的设备的第一实施例的示意的截面图；

图8是其中具有信息载体的设备的第二实施例的示意的截面图；

图9是该衬底的示意的平面图；以及

图10是在信息载体中的集成电路的电路图。

附图中的图是示意的并没有按照比例绘制，并且相应的元件用相 同的标号表示。显然，对于本领域的技术人员，不脱离本发明的构思 可以作出本发明的其它的等效的实施例，因而本发明的保护范围只由 权利要求书限定。因而，下面的实施例参照具有存储单元的信息载体 进行说明，该信息载体是只读的信息载体，例如CD或CD-ROM。显然， 本发明的原理可以用于其它的旋转信息载体中，例如CD-R，DVD，DVD -R，CD-I以及其它已知的信息载体中，在这些信息载体中信息通过 光，电子，机械或磁方法被存储。

图1表示按照本发明的信息载体1，在本例中其是具有光可读存储 单元9的盘。信息载体1具有位于盘中心的孔5和集成电路(IC)10。

图2是沿图1的线X-X取的信息载体1的示意的截面图。集成电 路10具有在上表面的导电板11和在下表面的导电板12。IC元件13 例如存储器和处理器位于该导电板之间。该盘包括若干层，即保护层 2，由电绝缘材料制成的具有存储单元9的信息承载层3，金属层4， 以及包括衬底21，导电材料制成的层22和粘胶层23的层叠体20。层 叠体20和信息承载层3接触，而金属层4位于保护层2和信息层3之 间。金属层4在这个例子中同时是信息载体10的第二耦合元件32，但 是并非必须如此。可以设置一个单独的层，用于形成第二耦合元件32。 导电材料层22同时形成第一耦合元件31。

在IC 10和基站50之间的数据和能量传递按照下述的方式发生， 如图7所示，也如图5的电路图所示。数据和能量通过电容器板54从 基站50提供给第一耦合元件31。这以电流和电压的形式发生。电流最 好具有比电压低的频率，但是并非必须如此。数据和能量通过耦合元 件31被进而传给IC 10的导电板11。在数据被IC元件13处理并可 能被存储之后，从IC的导电板12向第二耦合元件32进行具有剩余能 量的处理数据的传递。该数据和能量通过该耦合元件32被进而传递到 基站50的第二电容器板55。该处理利用交流进行，如同本领域的技术 人员所熟知的。传递能力被耦合元件的表面积对离开基站50的距离的 比限制。如果电流的频率被保持为125kHZ，则发现在第一耦合元件和 基站50之间形成的电容器的最小电容为1pF。如果第一耦合元件31 的表面积为13cm2，则到基站50的距离可以是1cm。这个距离被发 现是满意的。

图3是信息载体1的第二实施例的示意的截面图。其中IC 10位 于保护层2中。在本例中，导电材料层22和保护层2接触。在这种情 况下，导电材料层22最好借助于印刷技术来提供。在本实施例中的信 息载体可以被分成内环，中环和外环。金属层4位于中环和外环中， 因而第二耦合元件32也位于中环和外环中。导电材料层22位于内环 和中环中，因而第一耦合元件31也位于内环和中环中。

图3所示的信息载体也可以用于其中第一耦合元件31和基站50 电感耦合的系统中。该系统的电路图如图6所示。第一耦合元件31是 螺旋形的，并具有和电容器板11以及第二耦合元件32相对的板形的 部分。在这种系统中第二耦合元件32作为在IC的第二感应板12和第 一耦合元件31之间的中间器件。第二耦合元件32通过第一耦合元件 31不经直接的物理接触和基站相耦合。

图4是信息载体1的第三实施例的示意的截面图。第一耦合元件 31和第二耦合元件32都位于该结构金属层4中，该结构包括内环和外 环。IC 10具有导电板11和12，它们被构成作为SMD接触，用于IC 10 和两个耦合元件31、32的电容耦合。

图7是按照本发明的设备40的第一实施例的示意的截面图，其中 设置有信息载体1。设备40和信息载体1形成一个系统，其等效电路 图如图5所示。在原理上设备40适用于图1，图2和图3所示的信息 载体1的3个实施例中的任何一个。

设备40包括基站50，用于从信息载体1的存储单元9读取信息的 装置60，和机械元件。设备40包括具有表面58的承载本体51。设备 40还包括压缩本体52，其和电动马达53相连，并且使得信息载体1 围绕轴线70旋转，如本领域技术人员所知的那样。此外，压缩本体52 可以作为载体，或者反之亦然，如本领域技术人员可以理解的那样。 如果在装置设备40中具有信息载体1，承载本体51和压缩本体52将 沿相反的方向压靠信息载体1，使得信息载体1在装置设备40中处于 稳定的位置。压缩本体52具有表面59。如果在设备40中没有信息载 体1，则表面58和59直接彼此面对。用于读取信息的装置60包括光 头61，其是本领域技术人员熟知的，并被控制单元62控制。

在承载本体51的表面58上具有基站50的第一电容器板54。在本 实施例中，该电容器板54用于实现和信息载体1的第一耦合元件31 的电容耦合。在压缩本体52的表面59具有基站50的第二电容器板 55。在本实施例中，该电容器板55实现和信息载体1的第二耦合元件 32的电容耦合。第一电容器板54通过导电连接57与基站50的电源以 及读出单元56连接，该导电连接在有信息载体1时位于信息载体1的 侧向边缘旁边。第二电容器板55也和该单元56相连，因而形成电路。

图8是设备40的第二实施例的示意截面图，其中具有信息载体1， 其是用上述的一种实施例表示的。为了简明，图中只示出了设备40中 的基站50的元件。在本实施例中的第一和第二电容器板54，55都位 于承载本体51内，而不是在信息载体1的每一侧上。电容器板54，55 具有同心环的形状。

图9是层叠体20的示意的平面图。层叠体20包括衬底21，导电 墨层22和粘胶层23。该层叠体还具有孔25。这使得衬底21适合于紧 固到具有孔5的盘形的信息载体1上，该孔5位于信息载体1的中心， 并具有一个直径。在衬底21中的孔25此时具有一个直径，该直径至 少等于信息载体1中的孔5的直径。

图10是IC 10的一个等效电路图。除去第一和第二耦合元件11， 12之外，IC 10包括元件13。这些元件13至少是第一二极管14，第 二二极管15，输出晶体管16，和包括存储器的另外的电路17。第二二 极管15和由其它元件构成的电路串联。输出晶体管16和另外的电路 17也串联连接。另外的电路17具有用于控制晶体管16的输出端18。 第一二极管14和输出晶体管16可被集成在一个元件中或者被一个元 件代替。显然，对于本领域技术人员，IC 10同样可具有其它的改变和 改型。