Brevet FR2901041A1 — publié le 20071116

- 1 - Etiquette intégrant une antenne anti-vol RF et un transpondeur RFID UHF Domaine de l'invention L'invention a pour objet l'intégration d'un complexe RFID assurant la traçabilité des objets ou des biens sur une étiquette possédant par ailleurs une antenne antivol RF standard fonctionnant entre 5 et 10 Mhz. Etat de la technique Parmi les principales préoccupations des gestionnaires d'entrepôts et de magasins concernant les flux de marchandises, on trouve, d'une part la traçabilité (c'est-à-dire l'identification, la localisation et le suivi du déplacement) d'un objet, et d'autre part, sa protection contre le vol, notamment dans les points de vente. Une première préoccupation est la protection des articles contre le vol dans les points de vente. Aujourd'hui de plus en plus d'étiquettes antivol sont intégrées à l'article lors de sa fabrication ou lors de son conditionnement selon le principe du marquage à la source (en anglais source tagging ). Le fait d'apposer l'élément antivol à la source (c'est-à-dire lors de la fabrication ou conditionnement de l'article) évite la pose de celui-ci dans les autres étapes de la vie commerciale du produit. Plusieurs types de systèmes antivol existent sur le marché. Les deux systèmes les plus vendus dans le monde sont le système antivol à radiofréquence (RF) avec une antenne spirale ( coil ) ou à boucle fermée fonctionnant entre 5 - 2 - et 8,2 Mhz et le système acousto-magnétique, avec un élément fonctionnant à 58 Khz. Les systèmes EAS (electronic article surveillance) renvoient un signal résonnant par l'intermédiaire d'une antenne lorsqu'ils se déplacent à travers un champ magnétique alternatif dont la fréquence coïncide avec la fréquence de résonance de l'antenne ; ce champ magnétique alternatif est fourni par des bornes à la sortie du magasin. Selon l'état de la technique, le signal renvoyé par l'antenne EAS ne comporte pas d'identifiant. Une deuxième préoccupation des gestionnaires d'entrepôts et magasins est l'identification et la localisation à distance d'un objet dans un entrepôt ou magasin. L'identification d'un objet est possible grâce aux systèmes d'identification par fréquence radio (RFID). Ces systèmes comportent un lecteur et un transpondeur. Le lecteur comporte un émetteur d'ondes radio et de champs magnétiques ; il reçoit les réponses des transpondeurs (transmetteur-récepteur) se trouvant dans son champ de lecture. Le transpondeur comprend un circuit intégré, avec ou sans mémoire, et une antenne. Le marché de la RFID est généralement décomposé selon les plages de fréquences utilisées : - La RFID basse fréquence (100 - 250 KHz) 25 La RFID Haute fréquence (HF) (12MHz - 100 MHz) - La RFID Ultra haute fréquence (UHF)(400 MHz - 2.45 GHz) La RFID UHF est de plus en plus utilisée pour assurer un bon suivi des objets ou des biens de consommation. Pour ce 30 faire, un transpondeur comprenant une antenne UHF et un circuit intégré est appliqué sur le bien ou sur l'objet à - 3 -tracer. L'antenne est conçue de manière à ce que son inductance ait une valeur déterminée permettant de former un circuit résonant avec la capacité du circuit intégré. L'ensemble communique avec des récepteurs ou lecteurs dont la puissance d'émission et la plage de fréquence de fonctionnement doivent s'adapter aux exigences des législations et règlements en vigueur dans les différents pays. Selon l'état de la technique, le transpondeur est mis en oeuvre sous forme d'étiquette papier, carton, étiquette adhésive, étiquette de prix, de contexture, griffe tissée ou autre support. Ces étiquettes sont ensuite ajoutées au produit. Cela est décrit par exemple dans le brevet US 6,147,662 (Moore North America, Inc.) et dans la demande de brevet WO 2005/119617 (Filtrona United Kingdom Ltd.). Or, s'il est souvent intéressant de pouvoir suivre un produit soit depuis sa fabrication jusqu'à sa vente soit depuis les centres de distribution jusqu'au point de vente, en revanche il est coûteux et fastidieux de rajouter une nouvelle étiquette à un article après sa fabrication. Actuellement seul l'élément antivol peut être posé à la source, l'élément UHF étant ajouté à un stade ultérieur de la chaîne de commercialisation, et il n'existe pas de produit associant l'élément RF antivol HF et l'élément RFID UHF sur un même support indissociable ou sur une même étiquette. Objet de l'invention Un premier objet de la présente invention est une étiquette 30 apte à assurer les fonctions d'une étiquette anti-vol (EAS) -4 - et d'un transpondeur de type RFID UHF, caractérisée en ce qu'elle comprend : (a) un substrat 4, de préférence une feuille en matière plastique, (b) une antenne boucle EAS 2 apte à fonctionner en mode radiofréquence, (c) un transpondeur comportant une antenne UHF de type dipôle 3. Un autre objet est un procédé de fabrication d'une étiquette (appelée étiquette RFID/antivol ) comportant les étapes de : (a) Fabrication d'une antenne boucle de type self sur un premier substrat ; (b) Positionnement d'un circuit intégré sur ladite antenne boucle, réalisant ainsi un premier assemblage ; (c) Fabrication d'un produit intermédiaire constitué par une antenne RF EAS et une antenne UHF déposées, gravées ou fabriquées sur le même second substrat; (d) Fabrication d'un deuxième assemblage par positionnement et fixation du premier assemblage réalisé à l'étape (b) sur la face avant ou sur la face arrière dudit produit intermédiaire en regard de l'antenne UHF réalisée à l'étape (c), et dans lequel les étapes (a) et (b) sont réalisées de manière séquentielle, et dans lequel l'étape (c) peut être réalisée avant, en même temps ou après les étapes (a) et (b) . -5 - Encore un autre objet est un procédé d'utilisation d'une telle étiquette RFID / antivol. Description des figures La figure 1 montre une étiquette 1 selon un mode de réalisation de l'invention : l'antenne EAS 2 et l'antenne dipôle UHF 3 sont gravées sur la même face 6 (face dite face avant) du substrat 4. La figure 2 montre la mini-antenne sous forme d'une boucle 10 (self) 5 avec son circuit intégré 11. La figure 3 montre une étiquette 1 selon un autre mode de réalisation de l'invention : sur l'étiquette de la figure 1, on ajoute une boucle 5 et un circuit intégré 11 sur la face arrière 7 du substrat 4. 15 La figure 4 montre une coupe transversale selon la ligne A-A du dispositif de la figure 3 : les contacts 10 du circuit intégré 11 sont en contact électrique avec les brins de la boucle 5 ; la boucle 5 et le circuit intégré 11 sont déposés sur la face arrière 7 du substrat 4, alors que 20 l'antenne dipôle UHF se trouve sur la face avant 6 du substrat 4. La figure 5 montre la mini-antenne de type strap 12 avec son circuit intégré 11. La figure 6 montre l'étiquette 1 selon encore un autre mode 25 de réalisation de l'invention : sur l'étiquette de la figure 1, on ajoute un strap 12 et un circuit intégré 11 sur la face avant 6 du substrat 4. La figure 7 montre un diagramme de flux concernant le procédé d'utilisation de l'étiquette selon l'invention le 30 long de la chaîne logistique. Description de l'invention La présente invention associe sur une même étiquette une antenne UHF et un transpondeur RFID à une antenne EAS fonctionnant en mode RF, évitant ainsi l'ajout d'une seconde étiquette sur le produit à protéger ou à tracer. Un premier problème résolu par l'invention concerne l'intégration sur une même étiquette de deux antennes : une première antenne EAS antivol RF fonctionnant de préférence à des fréquences de résonance comprises entre 2 et 10 MHz, et plus préférentiellement entre 5 et 8 MHz, et une seconde antenne UHF fonctionnant de préférence à des fréquences de résonance comprises entre 0,8 et 2,5 GHz avec comme fonction l'identification et le suivi d'objets. Les antennes RF EAS sont le plus souvent fabriquées en aluminium, sur la base d'une technologie soustractive de métal d'aluminium (typiquement par gravure) sur les deux faces d'un support plastique, par exemple en polypropylène (PP) ou polyéthylène téréphthalate (PET). Ces antennes ont typiquement une forme de spirale ( coil ) ou une forme en boucle fermée. Lorsque l'antenne RF EAS est réalisée sur les deux faces du substrat, un pont doit être réalisé afin d'assurer la continuité électrique entre les dépôts sur les deux faces, typiquement soit par sertissage mécanique ( crimping en anglais) soit par un trou métallisé ( vias ). L'antenne RF de l'EAS ne peut pas être utilisée pour résonner avec un circuit intégré fonctionnant dans les plages de fréquences UHF. En revanche, l'inventeur a constaté que le procédé de fabrication de l'antenne EAS RF habituellement utilisé par l'homme du métier, permet la fabrication, selon les mêmes - 6 - 7 - techniques que celles employées pour l'antenne EAS, d'une seconde antenne fonctionnant en mode UHF à proximité de celle-ci. Cette antenne UHF est typiquement une antenne de type dipôle. Il pourra s'agir par exemple soit d'une antenne dipolaire simple, soit d'une antenne dipolaire avec boucle d'ajustement de l'impédance. Pour ne pas perturber le bon fonctionnement des deux antennes, même si celles-ci fonctionnent dans des plages de fréquences très éloignées, une distance minimale de séparation entre les deux antennes doit être respectée. Pour simplifier le procédé de fabrication, l'antenne UHF peut être fabriquée en même temps que l'antenne RF EAS. Un autre problème résolu par l'invention concerne l'assemblage du circuit intégré UHF avec l'antenne UHF fabriquée en même temps que l'antenne EAS RF. En effet, afin d'obtenir une performance optimale de l'antenne RF EAS et de limiter son coût, celle-ci est généralement déposée sur un substrat de polypropylène ou PET. Sur ce type de support, l'interconnexion par la technologie flip chip d'un circuit intégré à l'antenne aluminium UHF est difficile car d'une part le polypropylène ne résiste pas aux températures permettant une bonne soudure du circuit intégré, et d'autre part, l'ensemble du complexe étant très souple, le circuit intégré se décolle facilement lorsqu'il est fixé de manière classique. Ce sont probablement les raisons pour lesquelles il n'a pas encore été envisagé de déposer l'antenne EAS RF et l'antenne UHF sur le même substrat. Pour résoudre ce problème et permettre une connexion entre le circuit intégré et l'antenne UHF, un aspect de l'invention consiste à utiliser une antenne boucle en aluminium, cuivre, à base d'encre conductrice (déposée par exemple par sérigraphie), ou réalisée en tout autre -8- matériau conducteur approprié, sur laquelle sera connecté un circuit intégré qui peut fonctionner par induction capacitive avec l'antenne UHF. La taille de cette antenne boucle dépend de la valeur de la capacité du circuit intégré. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on pourra également connecter le circuit intégré à une mini-antenne d'une taille de quelques millimètres, par exemple une mini-antenne dipolaire de type strap . Le strap pourra être soit serti à l'antenne UHF soit collé avec une colle conductrice afin d'assurer une liaison électrique. Selon l'invention, le circuit intégré présentant une capacité sera couplé à une antenne de type self, par exemple une antenne boucle, qui fonctionne comme un résonateur magnétique. La taille de cette antenne self doit être telle qu'elle puisse résonner en LC sur la base de la formule F=1/( 2iPiLC), F étant ici la capacité du circuit intégré. Cette antenne self se présente avantageusement sous la forme d'une boucle ou d'un mini brin. Elle fonctionne par induction avec l'antenne UHF dont la dimension des brins est déterminée pour fonctionner aux fréquences désirées. L'antenne self peut être réalisée en aluminium, cuivre, encre conductrice ou tout autre matériau conducteur approprié, de préférence sur un substrat en matière plastique, tel que le PET ou tout autre matériau plastique présentant une résistance suffisante à la chaleur. L'inductance de l'antenne est déterminée en fonction de la valeur capacitive du circuit intégré 11. Normalement, l'antenne self est plus petite, i.e. plus courte, que l'antenne UHF ; une mini-antenne peut convenir. Le circuit intégré 11 est connecté par flip chip ou par tout autre - 9 - type de connexion aux brins de l'antenne self 5. Il peut être collé sur le substrat sur lequel est déposé la boucle ou le mini brin. L'antenne self 5, avec le circuit intégré 11, sur son substrat, de préférence en matière plastique, est ensuite fixée, de préférence par un adhésif, sur la face avant 6 ou sur la face arrière 7 du substrat 4, à proximité de l'antenne UHF. Par exemple, le substrat comportant l'antenne self 5 et le circuit intégré 11 peut être collé directement en contact de l'antenne UHF, ou sur un support de protection qui couvre l'antenne UHF et l'antenne RF EAS. Dans un mode de réalisation avantageux, le positionnement de l'antenne self est réalisé par fixation sur un adhésif préalablement déposé sur la face arrière du support plastique ou papier des antennes HF et UHF. L'antenne self 5 est positionnée en regard des deux brins de l'antenne UHF et fonctionne comme un élément rayonnant. Lorsque le circuit intégré 11 est posée avec son antenne self 5 en regard des deux brins de l'antenne UHF 3 servant de grandes capacités celle-ci devient complètement isolée du courant statique de l'élément rayonnant qui se trouve sur l'autre face du circuit. L'isolation permet de toucher l'élément rayonnant sans avoir de contact physique avec le circuit intégré ce qui permet d'éviter toute dégradation de celle ci par l'effet des courants statiques. L'antenne self fonctionne par couplage capacitif avec l'antenne UHF de type dipôle. Cela permet d'alimenter par couplage le circuit intégré et autorise une lecture à distance de l'identifiant contenu dans la mémoire du circuit intégré 11. -10 - Dans le cas d'une mini-antenne dipolaire (de type strap ), la résonance s'effectue simplement par effet capacitif si le strap est posé sur la face arrière 7 de l'étiquette 1, ou par conduction électrique si le strap est posé sur la face avant 6. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le module RF en mode UHF peut fonctionner à une fréquence de 850 à 950 MHz et à une fréquence de 2,3 à 2,5 GHz avec des bases stations fonctionnant à des puissances comprises entre 100 mW et 16 W pour l'identification d'objets à la volée sans contact, en fonction des réglementations nationales en vigueur, alors que la fonction antivol peut fonctionner en mode radiofréquence entre 2 et 10 MHz. L'antenne self permettra au dispositif RFID de fonctionner 15 en champ proche sur des objets comportant soit du liquide (de l'eau par exemple) soit du métal. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication du transpondeur décrit ci-dessus. Le procédé comporte les étapes de : 20 (a) Fabrication d'une antenne de type self ou dépôt d'une antenne de type dipolaire sur un premier substrat ; (b) Positionnement d'un circuit intégré sur ladite antenne self ou dipolaire, réalisant ainsi un premier assemblage ; 25 (c) Fabrication d'un produit intermédiaire constitué par une antenne RF EAS et une antenne UHF déposées sur la même face d'un deuxième substrat; (d)Fabrication d'un deuxième assemblage par positionnement et fixation du premier assemblage 30 réalisé à l'étape (b) sur la face avant ou sur la face - 11 - arrière dudit produit intermédiaire en regard de l'antenne UHF réalisée à l'étape (c), et dans lequel les étapes (a) et (b) sont réalisées de manière séquentielle, et dans lequel l'étape (c) peut être réalisée avant, en même temps ou après les étapes (a) et (b) . Lors du positionnement et fixation du premier assemblage réalisé à l'étape (b), la fixation peut être effectuée par collage à l'aide d'un adhésif standard. Elle doit être fixée en regard de l'antenne UHF 3 réalisée à l'étape (c), sur la face avant 6 ou sur la face arrière 7 du deuxième substrat 4, de manière à ce que les composants du premier assemblage puissent fonctionner en couplage capacitif avec l'antenne UHF 3. Les étapes (a) et (b) sont réalisées de manière séquentielle. L'étape (c) est chronologiquement indépendante des étapes (a) et (b) et peut indifféremment être réalisée, par exemple, avant, en même temps ou après les étapes (a) et (b). A l'étape (c), l'antenne RF EAS peut être réalisée sur les deux faces du substrat, auquel cas un pont entre les deux faces de métal (typiquement ce métal est de l'aluminium) doit être réalisé, typiquement soit par sertissage, soit par un vias. Le circuit intégré peut être connecté à l'antenne self par flip chip. Les antennes RF EAS-HF et UHF peuvent être fabriquées par exemple par gravure (etching) de l'aluminium, sur des rouleaux de matériaux complexes aluminium - plastiques ou - 12 - aluminium - papier, le plastique pouvant être par exemple le polypropylène ou le PET. Ensuite l'antenne self 5 ou le dipôle 12 et le circuit intégré 11 peuvent être posés sur la face arrière 7 ou sur la face avant 6 du substrat 4 selon un procédé de lamination avec de l'adhésif, ou avec tout autre moyen et procédé adapté. L'invention concerne également l'utilisation du transpondeur décrit ci-dessus pour assurer la protection antivol et/ou la traçabilité des objets protégés, et préférentiellement les deux fonctions à la fois. Ce procédé d'utilisation de l'étiquette (appelée étiquette RFID/antivol ) comporte les étapes suivantes : a) l'étiquette RFID/antivol est adjointe au produit à protéger et/ou à tracer à l'issue de la fabrication dudit produit ; b) le circuit intégré de l'étiquette est chargé avec des données D, et l'antenne EAS RF est activée ; c) les données D sont lues au moins une fois depuis la sortie de l'usine de fabrication dudit produit jusqu'à la désactivation de l'antenne EAS lors du passage du produit en caisse d'un point de vente ; d) l'antenne antivol EAS est désactivée lors du passage 25 dudit produit en caisse dudit point de vente ; sachant que les étapes a) et b) peuvent être exécutées dans n'importe quel ordre, alors que les étapes c) et d) sont exécutées dans l'ordre indiqué, et après les étapes a) et b). 30 L'antivol EAS fonctionne de manière classique. - 13 -En ce qui concerne la partie UHF, l'antenne d'un lecteur émet des ondes UHF qui vont exciter le circuit intégré. La boucle magnétique va fonctionner par effet capacitif avec l'antenne dipôle UHF, qui est de préférence située en périphérie de l'antenne antivol. Le circuit intégré envoie par le biais de l'antenne UHF des données à l'antenne réceptrice du lecteur. Ces données peuvent être de nature à identifier l'objet sur lequel l'étiquette est placée. Le procédé d'utilisation du dispositif décrit plus haut est 10 par exemple décrit sur la figure 7 : (a) l'étiquette RFID/antivol est adjointe au produit à protéger et/ou à tracer à l'issue de la fabrication dudit produit ; (b)le circuit intégré de l'étiquette est initialisée avec 15 des données D, et l'antenne EAS RF est activée ; (c) les données D sont lues au moins une fois depuis la sortie de l'usine de fabrication dudit produit jusqu'à la désactivation de l'antenne EAS lors du passage du produit en caisse d'un point de vente ; 20 (d)l'antenne antivol EAS est désactivée lors du passage dudit produit en caisse dudit point de vente ; sachant que les étapes (a) et (b) peuvent être exécutées dans n'importe quel ordre, alors que les étapes (c) et (d) sont exécutées dans l'ordre indiqué, et après les étapes 25 (a) et (b). Les données D sont des données relatives au produit à protéger et / ou à tracer. Dans le magasin, les principales fonctions de l'étiquette selon l'invention sont une fonction antivol grâce à l'antenne EAS RF-HF, une fonction d'inventaire et de 30 gestion des assortiments grâce au transpondeur RFID. - 14 - Ce procédé d'utilisation présente de nombreux avantages. L'utilisation de étiquette RFID/antivol facilite les opérations de marquage à la source ( source tagging ) des objets et des biens de consommation en intégrant la fonction de traçabilité au même endroit et en même temps que le système antivol. Cette intégration facilite le déploiement des solutions RFID et limitera les coûts de l'intégration des systèmes RFID au niveau de l'article. Exemple On a réalisé sur un premier substrat en polypropylène (PP), se présentant sous la forme d'une feuille en rouleau, par gravure (etching) d'aluminium, une antenne EAS conçue pour résonner à une fréquence d'environ 8,2 MHz, et simultanément une antenne UHF de type dipôle, conçue pour résonner à une fréquence de 915 MHz, 950 MHz ou 869 MHz (ce qui correspond à trois variantes différentes, la fréquence étant choisie en fonction des réglementations en vigueur dans les différents pays). L'antenne EAS a été réalisée sur les deux faces de la feuille, et la continuité électrique a été réalisée par sertissage mécanique. On a ensuite déposé sur un deuxième substrat en PET ou papier une mini-antenne boucle par dépôt d'une encre conductrice. On a ensuite connecté un circuit intégré sur cette antenne. Ce deuxième substrat avec l'antenne boucle et le circuit intégré a ensuite été collé à l'aide d'un adhésif double-face sur la face arrière du premier substrat en PP.30 REVENDICATIONS 1. Etiquette apte à assurer les fonctions d'une étiquette anti-vol (EAS) et d'un transpondeur de type RFID UHF, 5 caractérisée en ce qu'elle comprend : (a) un substrat (4), de préférence une feuille en matière plastique, (b) une antenne boucle EAS (2) apte à fonctionner en mode radiofréquence, 10 (c)un transpondeur comportant une antenne UHF de type dipôle (3). 2. Etiquette selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'antenne EAS et l'antenne UHF de type dipôle sont 15 déposées sur la même face (6) dudit substrat (4). 3. Etiquette selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en plus (i) une antenne self (5) ou une antenne dipolaire de type 20 straps (12), avec (ii) un circuit intégré (11), posés sur la face avant (6) ou arrière (7) dudit substrat (4). 25 4. Etiquette selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite antenne self (5) ou ladite antenne dipolaire (12) a été réalisée sur un support, de préférence une feuille en matière plastique, et en ce que ledit support- 16 - est collé sur la face avant (6) ou la face arrière (7) dudit substrat (4). 5. Procédé de fabrication de l'étiquette de l'une 5 quelconque des revendications 3 ou 4, comportant les étapes de . (a) Fabrication d'une antenne de type self ou dépôt d'une antenne de type dipolaire sur un premier substrat ; (b) Positionnement d'un circuit intégré sur ladite antenne 10 boucle ou ladite antenne de type dipolaire, réalisant ainsi un premier assemblage ; (() Fabrication d'un produit intermédiaire constitué par une antenne RF EAS et une antenne UHF déposées, gravées ou fabriquées sur la même face d'un deuxième 15 substrat; (d)Fabrication d'un deuxième assemblage par positionnement et fixation du premier assemblage réalisé à l'étape (b) sur la face avant ou sur la face arrière dudit produit intermédiaire en regard de 20 l'antenne UHF réalisée à l'étape (c), et dans lequel les étapes (a) et (b) sont réalisées de manière séquentielle, et dans lequel l'étape (c) peut être réalisée avant, en même temps ou après les étapes (a) et (b) . 6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel à l'étape (d), la fixation du premier assemblage sur la face avant ou arrière dudit produit intermédiaire est effectuée par collage. 25- 17 - 7. Procédé d'utilisation de l'étiquette (appelée étiquette RFID/antivol ) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, ou de l'étiquette obtenue par le procédé selon les revendications 5 ou 6, ledit procédé d'utilisation comportant les étapes suivantes : (a) l'étiquette RFID/antivol est adjointe au produit à protéger et/ou à tracer à l'issue de la fabrication dudit produit ; (b)le circuit intégré de l'étiquette est initialisée avec des données D, et l'antenne EAS RF est activée ; (c) les données D sont lues au moins une fois depuis la sortie de l'usine de fabrication dudit produit jusqu'à la désactivation de l'antenne EAS lors du passage du produit en caisse d'un point de vente ; (d)l'antenne antivol EAS est désactivée lors du passage dudit produit en caisse dudit point de vente ; sachant que les étapes (a) et (b) peuvent être exécutées dans n'importe quel ordre, alors que les étapes (c) et (d) 20 sont exécutées dans l'ordre indiqué, et après les étapes (a) et (b). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les données D sont des données relatives au produit à 25 protéger et / ou à tracer.