СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ И ЭЛЕМЕНТЫ РАДИОЧАСТОТНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ, ПОЛУЧАЕМЫЕ ПРИ ПОМОЩИ ТАКОГО СПОСОБА
METHOD OF MAKING RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION ELEMENTS AND RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION ELEMENTS MADE USING SAID METHOD

Настоящее изобретение касается способа выполнения элементов радиочастотной идентификации путем вакуумного нанесения, по меньшей мере, одного проводящего материала на средство основы, а также элементов радиочастотной идентификации, которые можно получить путем применения такого способа.
Настоящее изобретение относится к технической области элементов радиочастотной идентификации, позволяющих идентифицировать предметы, животных или людей.
В частности, изобретение касается способа выполнения радиочастотных этикеток, бесконтактных билетов или карточек, которые можно использовать в качестве средств идентификации, аутентификации, доступа, платежа, контроля или отслеживания.
Из предшествующего уровня техники известны различные решения, позволяющие выполнять радиочастотные приемоответчики на средстве основы, таком как этикетка, билет или карточка. Раньше радиочастотные приемоответчики выполняли на пластиковой основе с образованием инкрустации, называемой “inlay”, которую затем наклеивали на средство основы. Однако эта структура и, в частности, присутствие inlay имеет недостатки, связанные со стоимостью производства и с надежностью, и приводит к образованию утолщения по сравнению с классическими этикетками со штрих-кодом.
Чтобы избежать использования этого промежуточного слоя, на котором выполняют антенну, были предложены соответствующие решения. Так, во французской патентной заявке № FR 2 855 637 описан способ изготовления бесконтактных билетов из бумаги, упакованной в рулон, согласно которому путем трафаретной печати непосредственно на основу наносят токопроводящие чернила для выполнения радиоантенны. В этом способе токопроводящие чернила наносят печатным способом непосредственно на оборотную сторону печатной поверхности бумаги, что позволяет отказаться от использования inlay. Однако этот способ не является вполне удовлетворительным, так как токопроводящие чернила после нанесения требуют времени для высыхания. При этом необходимо осуществление этапа сушки или защиты антенны, чтобы защитить печатную поверхность бумаги во время наматывания в рулон и избежать загрязнения еще не высохшими токопроводящими чернилами. Кроме того, эти токопроводящие чернила характеризуются низким соотношением качество/цена, так как они либо являются слишком дорогими, либо характеризуются низкой проводимостью.
Кроме того, в европейском патенте № ЕР 1 035 504 раскрыта радиочастотная этикетка, на которой антенную часть выполняют непосредственно на оборотной стороне печатного средства основы без промежуточного слоя и затем на это средство основы добавляют микросхему. Однако такое выполнение тоже представляется проблематичным, поскольку сцепление между антенной и оборотной стороной средства основы не является оптимальным, когда производят вакуумное нанесение. Проводимость такого приемоответчика тоже нуждается в улучшении. Кроме того, если основа является термочувствительной, скорость нанесения ограничена температурой, допустимой для средства основы.
Кроме того, когда антенну выполняют путем печати при помощи токопроводящих чернил, время сушки тоже является длительным, а этап нагрева, который позволил бы сократить это время сушки, является сложным в осуществлении, так как средство основы является чувствительным к высоким температурам.
С другой стороны, известные элементы радиочастотной идентификации иногда оборудуют датчиками для осуществления измерения физических параметров, характеризующих условия использования предмета, идентифицируемого элементом идентификации (температура хранения, температурные колебания во время транспортировки, влажность, присутствие загрязняющих или опасных веществ, удары и т.д.). Однако эти датчики, оборудованные батарейками для обеспечения регулярной регистрации измерений, являются дорогими. Кроме того, они являются готовыми изделиями, устанавливаемыми на элементы радиочастотной идентификации, а не выполняются непосредственно на них, что повышает конечную стоимость производства.
Настоящее изобретение призвано устранить недостатки известных технических решений и предложить способ выполнения, позволяющий производить с низкими производственными затратами эффективные и в то же время незаметные элементы радиочастотной идентификации.
В частности, изобретением предлагается выполнять радиочастотные приемоответчики с достаточной проводимостью, чтобы гарантировать оптимальные характеристики, обладающие хорошим сцеплением с подложкой и не требующие затратных условий сушки, чтобы облегчить их производство.
Согласно другому аспекту, изобретение предусматривает также получение элементов радиочастотной идентификации, позволяющих улучшить отслеживание продукции без чрезмерного повышения затрат.
Для этого изобретением предлагается использовать технологию вакуумного нанесения для формирования антенны на средстве основы, предварительно покрытом соединительным покрытием, таким как слой лака.
Более точно, объектом настоящего изобретения является способ выполнения, по меньшей мере, одного элемента радиочастотной идентификации, состоящий в том, что на средстве основы выполняют, по меньшей мере, одну антенну путем вакуумного нанесения, по меньшей мере, одного проводящего материала на приемную поверхность средства основы, и согласно которому, по меньшей мере, часть приемной поверхности на этапе, предшествующем нанесению проводящего материала, покрывают слоем соединительного покрытия.
Термин «средство основы» применяется к любому типу подложки, печатной или не печатной, такой как бумага, картон или, в случае необходимости, ПЭТ.
С другой стороны, термин «соединительное покрытие» ссылается на подготовку жидкой или пастообразной консистенции, наносимой путем печати или выпаривания на средство основы сплошным слоем, толщина которого является незначительной по отношению к площади поверхности.
Согласно частным вариантам выполнения:
- способ содержит этап печати на печатной поверхности средства основы;
- вакуумное нанесение осуществляют путем термического выпаривания;
- на частях приемной поверхности, покрытой соединительным покрытием, которые не предназначены для приема проводящего материала, печатным способом наносят масло;
- проводящий материал наносят на приемную поверхность, покрытую соединительным покрытием через сериграфический трафарет, движущийся соответственно перемещению средства основы;
- приемная поверхность является самоклеющейся и защищена заранее вырезанным защитным слоем, формирующим сериграфический трафарет;
- упомянутый, по меньшей мере, один проводящий материал является алюминием;
- по меньшей мере, один датчик выполняют путем последовательных нанесениий тонких слоев, по меньшей мере, одного проводящего материала, по меньшей мере, на часть приемной поверхности средства основы, покрытой соединительным покрытием; и
- по меньшей мере, одну микробатарейку выполняют путем последовательных нанесений тонких слоев, по меньшей мере, одного проводящего материала, по меньшей мере, на часть приемной поверхности средства основы, покрытую соединительным покрытием.
Другим объектом изобретения является элемент радиочастотной идентификации, получаемый при помощи способа в соответствии с настоящим изобретением, содержащий средство основы и, по меньшей мере, одну антенну из проводящего материала, в котором средство основы содержит приемную поверхность, по меньшей мере, частично покрытую соединительным покрытием, на котором сформирована антенна.
Согласно частным вариантам выполнения:
- на средстве основы можно производить печать;
- соединительное покрытие является лаком;
- соединительное покрытие является самоклеющимся и покрыто заранее вырезанным защитным слоем, образующим сериграфический трафарет формы антенны;
- элемент идентификации дополнительно содержит, по меньшей мере, один датчик, имеющий тонкие слои, по меньшей мере, из одного проводящего материала, сформированные на приемной поверхности, по меньшей мере, частично покрытой соединительным покрытием;
- соединительное покрытие имеет физические свойства, позволяющие ему взаимодействовать с датчиком; и
- элемент радиочастотной идентификации дополнительно содержит, по меньшей мере, одну микробатарейку, имеющую тонкие слои, по меньшей мере, из одного проводящего материала, сформированные на приемной поверхности, по меньшей мере, частично покрытой соединительным покрытием.
Изобретение касается также применения элементов радиочастотной идентификации для подтверждения соблюдения норм упаковки индивидуальных пищевых продуктов или медицинских средств.
Соединительное покрытие позволяет, в частности, улучшить свойства сцепления между средством основы и проводящим материалом, что позволяет наматывать средство основы сразу после операции нанесения проводящего материала, не прибегая к этапу сушки или к использованию защитного средства. Кроме того, соединительное покрытие позволяет также предохранять средство основы во время нанесения проводящего материала, формирующего антенну. Кроме того, улучшается проводимость слоя проводящего материала на соединительном покрытии по сравнению с характеристиками, получаемыми при применении известных способов.
Вакуумное нанесение тонких слоев проводящего материала на соединительное покрытие позволяет также получать слои с очень хорошей проводимостью при возможности контроля их толщины. Так, можно адаптировать сопротивление квадрата антенн и толщину покрытия в зависимости от назначения, от требуемых характеристик и от применения конечного продукта.
В частности, нанесение алюминия путем термического выпаривания на печатной основе, покрытой лаком, дает исключительно хорошие результаты с точки зрения сцепления и проводимости.
Лак позволяет получить исключительно гладкую поверхность покрытия, что повышает проводимость покрытия, обеспечивает термическую защиту основы во время фазы нанесения покрытия, в частности, за счет использования специальных лаков для термической защиты и, наконец, позволяет снизить стоимость печати и получить отличное соотношение эффективность/цена.
Кроме того, вакуумное нанесение тонких слоев материалов позволяет выполнять датчики непосредственно на средстве основы, по меньшей мере, частично покрытом соединительным покрытием, применяя тот же способ, что и для выполнения антенн. Это дает экономию с точки зрения времени и расходов.
Кроме того, этот способ является менее вредным для окружающей среды, чем известные способы, так как он не приводит к загрязняющим выбросам и поскольку продукты содержат меньше загрязняющих веществ. Действительно, тонкие слои проводящего материала для выполнения антенны имеют меньшую толщину, и проводящий материал, предпочтительно алюминий или медь, является менее загрязняющим, чем содержащееся в чернилах серебро.
Другие отличительные признаки и преимущества настоящего изобретения будут более очевидны из нижеследующего подробного описания примера выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1а и 1b - две упрощенные схемы первого варианта выполнения устройства для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 1с - упрощенная схема второго варианта выполнения устройства для применения способа в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2а и 2b - соответственно вид сверху и в разрезе примера выполнения элемента радиочастотной идентификации в соответствии с настоящим изобретением.
Далее со ссылками на фиг. 1а и 1b следует описание устройства, позволяющего осуществлять способ изготовления элементов радиочастотной идентификации в соответствии с настоящим изобретением.
Элемент радиочастотной идентификации в соответствии с настоящим изобретением выполняют с использованием средства основы 2, предпочтительно упакованного в виде рулона бумаги шириной 30-40 см и более и длиной в несколько сот метров. Средство основы 2 содержит приемную поверхность 2а и печатную поверхность 2b. Предпочтительно эта поверхность для нанесения покрытия 2а и печатная поверхность 2b, являются разными и расположены соответственно на каждой из двух сторон средства основы 2.
В альтернативном варианте печатная основа 2 может быть выполнена из ПЭТ, тоже предварительно упакована в рулоны или предварительно разрезана по формату выполняемых элементов радиочастотной идентификации.
Печатная основа 2, на печатной поверхности 2b которой, в случае необходимости, предварительно произведена печать, предназначена для нескольких технологий печати, в том числе для печати путем теплопередачи, струйной печати, флексографии, офсетной печати и т.д.
На одном этапе способа изготовления элементов 2 радиочастотной идентификации в соответствии с настоящим изобретением приемную поверхность 2а средства основы 2 покрывают соединительным покрытием 6. Предпочтительно в качестве соединительного покрытия используют стандартный лак, например, лак UV типа UVL 1312 FLEXO U.V компании Rowat BV. Вместе с тем, соединительным покрытием 6 может быть специальное покрытие, например, покрытие, предназначенное для термической защиты, или чернила или любое другое покрытие, имеющее соответствующие требуемые свойства.
Соединительное покрытие 6 наносят печатным способом на приемную поверхность 2а средства основы 2 при помощи флексографии или любой другой соответствующей технологии, такой как выпаривание. Оно может полностью или только частично покрывать эту приемную поверхность 2а.
Затем можно выполнять этап формирования радиочастотной антенны 8 на приемной поверхности 2а средства основы 2. Для этого при помощи технологии термического выпаривания в вакууме наносят проводящий материал 10, такой как алюминий.
Согласно вариантам выполнения, в качестве проводящего материала 10 можно использовать медь, в случае необходимости, наносимую способом катодного напыления или с применением любой другой комбинации этих вариантов выполнения.
Необходимо отметить, что приемная поверхность 2а и печатная поверхность 2b средства основы могут совпадать, например, если антенну 8 формируют в виде печатных рисунков. В этом случае соединительное покрытие можно наносить только на поверхность, предназначенную для выполнения антенны или антенн.
Согласно этому варианту выполнения, формирование радиочастотной антенны 8 осуществляют поэтапно. В этом случае сериграфический трафарет остается в неподвижном положении относительно движения рулона бумаги, образующей средство основы 2. При этом движение рулона бумаги является прерывистым, и выпаривание проводящего материала 10 выполняют во время остановки рулона. Проводящий материал 10 наносят одним сплошным слоем или несколькими тонкими слоями на приемную поверхность 2а средства основы 2 через неподвижный сериграфический трафарет 12.
В альтернативном варианте этот трафаретный способ заменяют системой, использующей электрическое поле, притягивающее проводящий материал 10 в точных местах приемной поверхности 2а средства основы 2.
Формирование антенны 8 может также быть непрерывным. В этом случае сериграфический трафарет 12 является подвижным и следует движению средства основы 2. При этом проводящий материал 10 подается в устройство в виде проволоки 14 подачи.
Предпочтительно приемная поверхность 2а средства основы 2 является самоклеющейся и защищена защитным слоем. В этом случае защитная бумага может содержать вырез, соответствующий форме радиочастотной антенны 8, и представлять собой, таким образом, подвижный сериграфический трафарет 12. В альтернативном варианте на самоклеющийся слой можно способом печати или выпаривания нанести лак через отверстия в защитном слое для нейтрализации клейкости до нанесения проводящего материала.
На фиг. 1с показан второй вариант выполнения антенны 8 на средстве основы 2. В этом втором варианте выполнения поэтапно или непрерывно на приемную поверхность 2а средства основы 2, предварительно покрытую соединительным покрытием 6, перед нанесением проводящего материала 10, формирующего антенну 8, печатным способом наносят масло 16. Следует отметить, что, благодаря присутствию соединительного покрытия 6, масло 16 не абсорбируется средством основы 2 и остается на поверхности. Масло наносят печатным способом только на те части, которые не предназначены для приема проводящего материала 10, образующего антенну 8. Во время нанесения проводящего материала 10, учитывая тепло, выделяемое устройствами выпаривания, дегазация масла 16 препятствует локальному осаждению проводящего материала 10, заставляя его осаждаться в зонах, не содержащих масла 16, что позволяет, таким образом, получить рисунок антенны 8.
Согласно этому второму варианту выполнения, толщину проводящего материала от 250 нм до 1,5 мкм и даже меньше можно получить при скорости средства основы от 10 м/мин до 50 м/мин.
После формирования радиочастотной антенны 8 на приемной поверхности 2а средства основы 2, покрытой соединительным покрытием 6, можно выполнить соединение между антенной 8 и электронной микросхемой 20. Это соединение осуществляют при помощи термокомпресии с использованием бескорпусных и «рельефных» микросхем, то есть микросхем, контакты которых выполнены в виде металлических площадок, облегчающих соединение. Эти микросхемы выполняют на очень чистой кремниевой пластинке, называемой “wafer”, и закрепляют при помощи анизотропного проводящего клея. Согласно варианту, используемыми микросхемами могут быть микросхемы, поставляемые в виде «полосок», то есть на небольшой основе с двумя зонами, покрытыми проводящим элементом, с использованием изотропного проводящего клея.
Предпочтительно способ изготовления элементов радиочастотной идентификации дополнительно содержит этап выполнения датчиков 22, позволяющих улучшить отслеживание продукции и удостоверять ее качество. Датчики 22 формируют на приемной поверхности 2а средства основы 2 при помощи того же способа, что и для выполнения радиочастотных антенн 8. Датчики выполняют путем последовательных нанесений тонких слоев из нескольких материалов, по меньшей мере, на часть приемной поверхности 2а средства основы 2, покрытого соединительным покрытием 6.
Этап выполнения датчиков 22 можно осуществлять одновременно с этапом выполнения антенн 8 или выделить его в несколько предшествующих и/или последующих этапов.
Предпочтительно на средстве основы 2 выполняют микробатарейки отдельно или совместно с датчиками 22, используя тот же способ нанесения, что и для антенн 8 и датчиков 22.
Предпочтительно соединительное покрытие 6 имеет особые физические свойства (ферроэлектрические, диэлектрические, термические, оптические или механические), которые могут меняться пропорционально изменениям физической величины, связанной с окружающим пространством, и взаимодействовать, таким образом, с датчиками 22.
Элементы радиочастотной идентификации можно присоединять к упаковкам с медикаментами или со свежими продуктами. Действительно, свежие продукты, а также фармацевтическую продукцию (медикаменты, вакцины…) и медицинскую продукцию (кровь для переливания) хранят и транспортируют в особых условиях окружающей среды, в частности, в определенных диапазонах температуры, давления или в определенной загрязняющей среде, которая не должна превышать допустимые пороговые значения. Размеры этих элементов радиочастотной идентификации определяют таким образом, чтобы можно было подтверждать соблюдение этих условий или, наоборот, обнаруживать нарушение условий хранения или транспортировки.
Рулоны средства основы 2, содержащей радиочастотные приемоответчики, сформированные комбинацией антенны 8 с электронной микросхемой 20, и, в случае необходимости, датчики и микробатарейки, затем упаковывают в рулон этикеток радиочастотной идентификации. После этого этикетки разрезают в индивидуальные рулоны, затем ламинируют и разрезают по ширине бумаги для получения унитарных элементов радиочастотной идентификации, упакованных в отдельные рулоны.
Далее со ссылками на фиг. 2а и 2b следует описание примера элемента радиочастотной идентификации, получаемого при помощи описанного выше способа выполнения.
Этот элемент радиочастотной идентификации содержит печатную основу 2, содержащую приемную поверхность 2а и печатную поверхность 2b. Приемная поверхность 2а, по меньшей мере, частично покрыта соединительным покрытием 6, на котором сформирована антенна 8, соединенная с электронной микросхемой 20.
Кроме того, предпочтительно элемент радиочастотной идентификации содержит множество тонких слоев, сформированных на приемной поверхности 2а, покрытой соединительным покрытием 6, и формирующих, по меньшей мере, один датчик 22 и/или микробатарейки.
Согласно не показанному на фигурах варианту выполнения, приемная поверхность 2а средства основы 2 может быть самоклеющейся и покрытой защитным слоем, имеющим вырезы в форме антенны 8 и датчиков 22.
Полученный элемент радиочастотной идентификации позволяет подтверждать соблюдение условий транспортировки и хранения, предписанных для индивидуальных пищевых продуктов или медикаментов. Таким образом, каждый продукт содержит конкретный элемент радиочастотной идентификации, не являющийся общим для всей партии.
Действительно, эти элементы радиочастотной идентификации, которые являются недорогими, имеют незначительную толщину и содержат датчики, можно использовать, чтобы гарантировать, что каждый индивидуальный продукт был упакован согласно действующим нормам. Таким образом, если во время считывания не обнаруживается никакого сообщения о нарушении, система гарантирует, что продукт был упакован правильно. Отслеживаемыми условиями могут быть, например, температура, давление, удары, наличие токсичных газов сверх определенного порога и т.д. Элементы радиочастотной идентификации наносят на каждый продукт, что обеспечивает индивидуальное и непрерывное отслеживание.
Настоящее изобретение не ограничивается описанными и показанными на фигурах примерами. Специалист может предусмотреть различные варианты способа выполнения элементов радиочастотной идентификации, не выходя за рамки настоящего изобретения.