СПОСОБ И ЛИНИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВСТАВКИ ДЛЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ПЛЕНКИ И МНОГОСЛОЙНАЯ ПЛЕНКА СО ВСТАВКОЙ
METHOD AND LINE FOR FABRICATION OF INSERT FOR MULTILAYER FILM AND MULTILAYER FILM WITH INSERT

Данное изобретение относится к способу и линии для изготовления вставки для многослойной пленки, в частности вставки для дальнейшего включения в ценный или защищенный от подделки документ, например, в виде интеллектуальной карты, а также к многослойной пленке со вставкой.
При изготовлении интеллектуальных карт электронные элементы, как правило, устанавливают на пленочной подложке. В случае этих электронных элементов чаще всего речь идет о полупроводниковой микросхеме и относящихся к ней антенных катушках.
Из уровня техники также известны предварительно ламинированные внутренние слои, так называемые преламинаты, в которых электронные элементы уже покрыты многослойной пленкой, - эту заготовку соединяют с остальными пленками и, таким образом, образуют карту. Кроме того, альтернативно вместо отдельных полупроводниковых микросхем на пленочной подложке могут установить/смонтировать целые модули, состоящие из активных и пассивных элементов. К ним относятся катушки, конденсаторы, индикаторные элементы, например, дисплеи, батареи и, конечно, интегральные схемы (ИС) с микропроцессорами и/или запоминающими устройствами.
Эту пленочную подложку с установленными на ней электронными элементами или модулями соединяют и ламинируют с применением других пленок, получая, таким образом, корпус карты. Для этого часто требуется при помощи соответствующей выравнивающей пленки компенсировать разности высот, возникающие из-за электронных элементов, в частности, из-за полупроводниковых микросхем, причем в выравнивающей пленке выполнены вырезы под полупроводниковые микросхемы. До сих пор, чтобы сделать возможной последующую автоматическую обработку, в процессе промышленного производства вырезы в выравнивающих пленках необходимо изготавливать со сравнительно широкими полями допуска относительно положения и размера полупроводниковых микросхем. Вместе смонтированная пленочная подложка и выравнивающая пленка образуют вставку. На поверхности выравнивающей пленки требуются установочные метки, точно совмещенные с пленочной подложкой с установленными на ней электронными элементами и предназначенные для вырезки, чтобы можно было точно изготовить вставку, состоящую из пленочной подложки с электронными элементами и выравнивающей пленки для дальнейшей обработки с применением других пленок с целью изготовления корпуса карты или ценного или защищенного документа.
Из уровня техники известно, что, например, в рулонах выравнивающих пленок, на которых нанесены установочные метки, можно вырубать вырезы и с точным совмещением соединять их с приемной пленочной подложкой. Из-за отклонений при изготовлении пленочных подложек с электронными элементами или модулями, которые возникают как в виде отклонения положения относительно пленочной подложки по оси X и Y, так и в виде повернутого или наклонного положения, если смотреть в плоскости пленки, при изготовлении интеллектуальных карт, например, может случиться, что вырезы в выравнивающих пленках совмещаются с элементами на пленочной подложке не точно и частично перекрываются с электронным элементом. В результате чрезмерной механической нагрузки при ламинировании вставки с применением дополнительных пленок или слоев могут возникнуть повреждения элемента или элементов. Кроме того, требуется дорогостоящее производство, включающее несколько отдельных технологических операций, а именно печать в процессе отдельной операции установочных меток для вырубки вырезов, а во время еще одной отдельной операции - сшивание выравнивающей пленки с точным совмещением с пленочной подложкой и установленными на ней электронными элементами или модулями.
В связи с вышесказанным задача данного изобретения состоит в том, чтобы предложить способ и линию для изготовления вставки из пленочной подложки с установленными на ней электронными элементами или модулями и соответствующим образом закрепленной выравнивающей пленки для многослойной пленки, а также многослойную пленку с такой вставкой; при предлагаемом способе повышается точность совмещения между вырезом в выравнивающей пленке и пленочной подложкой, кроме того, одновременно с целью дальнейшей обработки точно наносят установочную метку по меньшей мере для одного электронного элемента в виде одного объекта или для группы объектов.
В соответствии с изобретением эта задача решается благодаря способу изготовления вставки для многослойной пленки, в частности для дальнейшей обработки с целью изготовления ценного или защищенного документа, с признаками пункта 1 формулы изобретения. Остальные предпочтительные варианты и усовершенствования изобретения приведены в дополнительных пунктах.
Благодаря предлагаемому способу три отдельные технологические операции, известные из уровня техники, могут объединить в следующие друг за другом технологические операции, так что по завершении всех операций обработки выравнивающую пленку устанавливают с точным совмещением относительно пленочной подложки, образуя вставку, причем в частности для дальнейшей обработки вставки достигают точного расположения полупроводниковой микросхемы относительно выреза и установочных меток относительно выреза. Благодаря считыванию положения электронных элементов, в частности полупроводниковой микросхемы, на пленочной подложке, и передаче полученных данных в устройство для лазерной резки для изготовления вырезов при создании вырезов можно учесть допуски в отношении положения устанавливаемого в ней электронного элемента и соответствующим образом подогнать этот вырез в соответствии с положением и ориентацией электронного элемента. Кроме того, полученные данные о положении электронного элемента одновременно используют для нанесения на выравнивающую пленку установочной метки, так что для каждого экземпляра или группы экземпляров установочную метку на выравнивающей пленке наносят в зависимости от считанного положения электронного элемента на пленочной подложке. Таким образом, обеспечивают то, что исходя из фактически полученных данных о позиции и положении электронного элемента можно выполнить вырез в выравнивающей пленке и нанести установочную метку на выравнивающую пленку. В результате изготавливают выравнивающий слой с вырезами большой точности, то есть прецизионную вставку, которая благодаря точному нанесению установочной метки или установочных меток делает возможной дальнейшую безопасную обработку. В этом случае уже нанесенная установочная метка дает еще одно - преимущество, заключающееся в том, что можно осуществить или упростить следующие операции дальнейшей автоматической обработки, например, соединение с другими пленками в многослойную пленку.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления предлагаемого способа перед соединением с точным совмещением выравнивающей пленки и пленочной подложки для каждого экземпляра или для каждой группы экземпляров наносят установочную метку. Благодаря этому установочную метку могут нанести одновременно с выполнением выреза в выравнивающей пленке. Альтернативно это могут осуществить непосредственно перед созданием выреза или после, причем нанесение установочной метки перед соединением выравнивающей пленки и пленочной подложки дает то преимущество, что нанесение метки осуществляют при том же натяжении полотна, как и при выполнением выреза, в результате метку можно нанести с очень высокой точностью.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения для изготовления выреза в выравнивающей пленке применяют устройство для лазерной резки с большой мощностью, то же самое устройство используют для изготовления установочных меток, причем в этом случае это устройство эксплуатируют на более низкой мощности. В результате возможно почернение выравнивающей пленки. Этому способу присуще преимущество, заключающееся в том, что для создания вырезов и нанесения установочных меток на выравнивающей пленке требуется только одно устройство для лазерной резки.
Альтернативный вариант осуществления предлагаемого способа предусматривает, что перед соединением выравнивающей пленки и пленочной подложки для изготовления вырезов применяют устройство для лазерной резки с высокой мощностью, а для изготовления установочной метки приводят в действие одно устройство для лазерной резки или разметочное устройство. При таком способе вырезы и установочные метки выполняют друг за другом отдельно. Благодаря такой системе возможны весьма высокие скорости движения полотна и, следовательно, высокие скорости обработки о целью изготовления вставки. Предпочтительно это устройство установлено по ходу после устройства (27) для лазерной резки для выполнения выреза (28).
В соответствии с альтернативным вариантом осуществления предлагаемого способа после изготовления вставки на выравнивающую пленку при помощи дополнительного устройства для лазерной резки или разметочного устройства для каждого экземпляра или группы экземпляров наносят установочную метку. Такая система также делает возможной высокую скорость обработки, так как вырезы выполняют при помощи отдельного устройства для лазерной резки, а установочные метки наносят при помощи отдельного от него устройства для лазерной резки или разметочного устройства.
После выполнения в выравнивающей пленке выреза, по меньшей мере соответствующей каждому объекту, в сборочной секции с точным совмещением осуществляют объединение во вставку выравнивающей пленки и пленочной подложки с электронными элементами, причем предпочтительно в сборочной секции пленочную подложку и выравнивающую пленку с точным совмещением сшивают друг с другом. В результате обеспечивают то, что сохраняют однажды точно установленную позицию выреза относительно экземпляра или электронного элемента, так что при дальнейшей обработке сдвиг пленок относительно друг друга из этой точной позиции предотвращен. Предпочтительно сшивание осуществляют посредством полухолодного соединения, например, ультразвуковой сварки или сварки трением. Кроме того, полухолодное соединение можно осуществить нагрев пленочную подложку и выравнивающую пленку, например, при помощи ультразвуковой сварки или сварки трением, например, нагрев пленочную подложку и выравнивающую пленку так, что они оказываются склеены или сплавлены друг с другом. Это сшивание могут осуществить точечно, в виде штрихов или линий, но ни в коем случае не по всей площади.
Кроме того, пленочную подложку и выравнивающую пленку предпочтительно транспортируют, приложив натяжение. В результате возможно контролируемое и равномерное сматывание выравнивающей пленки и пленочной подложки, подаваемой в основном в виде рулонного материала.
Согласно еще одному предпочтительному варианту осуществления изобретения выравнивающую пленку и пленочную подложку соединяют со скоростью обработки от 1 до 20 м/мин, предпочтительно от 5 до 15 м/мин. Таких высоких скоростей обработки могут достичь благодаря немедленной обработке полученных данных о положении соответствующего электронного элемента и немедленному выполнению вырезов в выравнивающей пленке, а также благодаря применению полученных данных для нанесения установочных меток.
Как пленочную подложку, так и выравнивающую пленку, поставляемые в не отпечатанном виде, подают предпочтительно в виде рулонного материала. Альтернативно для изготовления вставки могут применить листы или комбинацию листов и рулонов.
После изготовления вставки с использованием выравнивающей пленки и пленочной подложки и нанесения на выравнивающую пленку установочных меток вставку обрезают по формату листа, так что для дальнейшей обработки подготавливают отдельные листы вставки. Предпочтительно их могут уложить в стопу. Альтернативно после изготовления вставки для дальнейшей обработки листов могут применить дополнительные обрабатывающие линии.
Кроме того, на пленочной подложке предпочтительно предусмотрено несколько экземпляров. Например, могут предусмотреть двенадцать или двадцать четыре экземпляра. В таких случаях может оказаться достаточным, нанести одну установочную метку для нескольких таких экземпляров или группы экземпляров.
Кроме того, предпочтительно для каждого экземпляра считывают координаты в направлении и поперек подачи полотна, то есть по оси X и Y, и передают их для обработки данных, чтобы на этой основе подготовить данные для изготовления вырезов и установочных меток. При этом предпочтительно как пленочную подложку, так и выравнивающую пленку направляют вдоль соответствующим образом настроенного устройства для проводки полотна, так что возможно точное выполнение вырезов и нанесение установочных меток.
Кроме того, задача, лежащая в основе данного изобретения, решается благодаря способу изготовления многослойной пленки, при котором на одну или на обе наружные стороны вставки, изготовленной по любому из пп.1-12 формулы изобретения, наносят по меньшей мере одну пленку или слой. В результате могут приготовить многослойную пленку для дальнейшей обработки с целью получения ценного или защищенного документа. Кроме того, альтернативно может быть предусмотрено, что многослойную пленку изготавливают прямо в виде ценного или защищенного документа, нанеся на нее по меньшей мере одну пленку или слой. Ценный или защищенный документ может представлять собой, например, банкноту. На первый слой материала банкноты, например хлопка, пластика или волокон и т.д., устанавливают изготовленную в соответствии с изобретением вставку. Затем на противоположную сторону вставки, то есть на выравнивающую пленку, наносят по меньшей мере один защитный слой; банкноту изготавливают способом ламинирования, а вставку устанавливают внутри ламината. Кроме того, вставку, покрытую защитным слоем, могут ламинировать и нанести на банкноту, например, при помощи клея. Кроме того, многослойная пленка может представлять собой банковскую карту, пропуск, например, на предприятие, или идентификационный документ, например, водительское удостоверение, удостоверение личности, электронную медицинскую карту и т.п.; в соответствии с областью применения ее могут выполнить с одной или несколькими пленками или слоями одинаковой или разной толщины и/или из одинакового или разного материала.
Кроме того, задача, лежащая в основе изобретения, решается благодаря линии для изготовления вставки согласно признакам п.14 формулы изобретения. Эта линия содержит транспортирующее устройство для подачи пленочной подложки с находящимися на ней электронными элементами и выравнивающей пленки. Кроме того, предусмотрено устройство считывания изображений для получения положения на пленочной подложке электронного элемента, как отдельного объекта. Кроме того, чтобы выполнить вырезы для выравнивающей пленки предназначено по меньшей мере одно устройство для лазерной резки. Кроме того, предусмотрено устройство обработки данных, которое принимает данные, полученные устройством считывания изображений, соответствующим образом подготавливает их для устройства для лазерной резки и выдает их для управления, чтобы выполнить вырезы в выравнивающей пленке. Если эта линия имеет только одно устройство для лазерной резки, предназначенное для выравнивающей пленки до того, как ее соединят с пленочной подложкой, устройство обработки данных подготавливает соответствующим образом полученные данные так, что устройство для лазерной резки управляется, во-первых, для выполнения вырезов, а во-вторых, для нанесения на выравнивающую пленку установочных меток. Поскольку дополнительно к устройству для лазерной резки, предназначенному для выполнения вырезов, предусмотрено еще одно устройство для лазерной резки или разметочное устройство, то для нанесения меток на выравнивающую пленку управляют тем или другим из этих дополнительных устройств.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления изобретения сборочная секция содержит устройство для направления полотна для позиционирования с точным совмещением пленочной подложки и выравнивающей пленки и последующего скрепления пленочной подложки и выравнивающей пленки.
Еще один вариант осуществления предлагаемой линии предусматривает, что разметочное устройство выполнено в виде устройства для лазерной маркировки, цифрового печатающего устройства или струйного печатающего устройства.
Кроме того, задача изобретения решается благодаря многослойной пленке, в которой одна или обе наружные стороны вставки, изготовленной по любому из пп.1-12 формулы изобретения, покрыты по меньшей мере одной пленкой или слоем. Эти соединенные слои могут соединить друг с другом, например, посредством наложения, склеивания или сшивания. В этом случае эта многослойная пленка также может быть предназначена для дальнейшего включения в ценный или защищенный документ, причем на заключительном этапе многослойную пленку ламинируют в блок, который разъединить без разрушения невозможно. Альтернативно эта многослойная пленка без последующего ламинирования может быть предусмотрена как конечный продукт в виде ценного или защищенного документа. Перед соединением или во время соединения пленки могут снабдить персонализирующими данными. Ламинированный блок также могут снабдить персонализирующими данными, например, воздействуя на пленки лазером.
Ниже изобретение, а также дополнительные предпочтительные конструктивные формы и усовершенствования, описываются и объясняются более подробно на основе представленных на чертежах примеров. В соответствии с изобретением признаки, которые содержатся в описании и чертежах, могут использовать по отдельности или в любой комбинации. На чертежах изображено следующее:
фиг.1 представляет собой изображение предлагаемой линии для изготовления вставки в аксонометрии;
фиг.2. представляет собой изображение в аксонометрии варианта осуществления линии, альтернативной варианту согласно фиг.1.
На фиг.1 представлено изображение в аксонометрии предлагаемой линии 11 для изготовления вставки 36, в частности для последующего включения в ценный или защищенный документ, например, интеллектуальную карту. Линия 11 содержит транспортирующее устройство (на чертеже не показано) для пленочной подложки 12 и транспортирующее устройство для выравнивающей пленки 14, частично представленное в виде направляющих роликов. Пленочная подложка 12 состоит, например, из полимеров, поддающихся термопластичной обработке, например, полиолефинов (полиэтилен, полипропилен), полиэфиров, поликарбонатов (ПК), поливинилхлорида, полистирола и смесей (смеси полимеров, сополимеры), например, акрилонитрилбутадиенстирола (АБС), а также других соответствующих известных материалов для изготовления интеллектуальных карт, в частности из поликарбоната (ПК) или модифицированного ПК. На пленочной подложке 12 расположено множество объектов 16, которые, например, объединены в группы объектов 16, содержащих несколько объектов. Объект 16 содержит электронные элементы 17, 18 и образован, например, из полупроводниковой микросхемы 17 и относящихся к ней антенных катушек 18.
Выравнивающую пленку 14 предпочтительно подают в не отпечатанном виде, она состоит из материалов, названных выше в связи с пленочной подложкой 12, в частности из поликарбоната (ПК). Предпочтительно выравнивающая пленка 14 чувствительна к лазерному излучению. Как пленочную подложку 12, так и выравнивающую пленку 14 предпочтительно подают в виде рулонного материала в соответствующем рулоне 20, 21. Альтернативно пленочную подложку 12 и/или выравнивающую пленку 14 могут подать в виде листового материала или комбинации листов и рулонов.
Пленочную подложку 12 перемещают мимо устройства 23 считывания изображений, причем предпочтительно в цифровой форме получают положение и ориентацию каждого полупроводниковой микросхемы 17. Данные, полученные в устройстве 23 для считывания изображений, передают в устройство 25 обработки данных и обрабатывают в этом устройстве. Параллельно или после устройства 23 считывания изображений при помощи устройства 27 для лазерной резки в выравнивающей пленке 14 выполняют вырезы 28. При этом используют данные, полученные устройством 23 считывания изображений, и данные, подготовленные устройством 25 обработки данных, чтобы устройство 27 для лазерной резки выполняло соответствующий вырез 28 в соответствии с положением и ориентацией полупроводниковой микросхемы 17. Рядом с устройством 27 для лазерной резки установлено еще одно устройство для лазерной резки или разметочное устройство 30, которое наносит на выравнивающую пленку 14 установочные метки 32. Устройство для лазерной резки или разметочное устройство 30 опять же посредством устройства 25 обработки данных обеспечивают и соответствующим образом управляют при помощи данных о полупроводниковой микросхеме 17, полученных устройством 23 считывания данных. При этом можно предусмотреть, что каждому вырезу 28 соответствует одна установочная метка 32. Кроме того, можно предусмотреть, что нескольким объектам или группе объектов 16 соответствует только одна установочная метка 32, или определенному количеству объектов внутри группы объектов соответствует одна или несколько установочных меток 32. При этом устройством для лазерной резки могут управлять так, что чувствительную к лазерному излучению выравнивающую пленку 14 чернят. Поскольку применяют разметочное устройство 30, можно предусмотреть цифровую печать, струйную печать и т.п.
Альтернативно вместо расположения устройства для лазерной резки или разметочного устройства 30 рядом с устройством 27 для лазерной резки могут предусмотреть только одно устройство 27, которое как выполняет вырезы 28, так и наносит установочные метки 32.
Благодаря прямому управлению устройством 27 для лазерной резки для выполнения вырезов 28 на основе полученных данных о полупроводниковой микросхеме 17 при выполнении выреза 28 также могут учесть отклонения полупроводниковой микросхемы 17 по положению и ориентации. В результате при последующем соединении выравнивающей пленки 14 с пленочной подложкой 12 в сборочной секции 34 при изготовлении вставки 36 из пленочной подложки 12 и выравнивающей пленки 14 могут достичь точного расположения полупроводниковой микросхемы относительно выреза. Кроме того, благодаря прямому управлению устройством 27 для лазерной резки или разметочным устройством 30 для нанесения установочных меток 32 эти метки опять же наносят точно относительно вырезы 28 и, прежде всего, относительно полупроводниковой микросхемы 17, так что становится возможным точное расположение установочной метки относительно полупроводниковой микросхемы или установочной метки относительно выреза.
В сборочной секции 34 пленочную подложку 12 и выравнивающую пленку 14 с точным совмещением соединяют друг с другом, причем, чтобы достичь точного расположения пленочной подложки относительно выравнивающей пленки, предпочтительно предусмотрено подробно не показанное управление пленочным полотном.
После сборочной секции 34 расположена сшивная секция 38, которая сшивает выравнивающую пленку 14 и пленочную подложку 12 с точным совмещением относительно друг друга. При этом предпочтительно предусмотрена полухолодная сварка при помощи ультразвука или сварка трением, или предпочтительно также могут предусмотреть нагревание пленочной подложки 12 и выравнивающей пленки 14. Наконец, вставку 36 подают в листорезательную секцию 41, в которой нарезают отдельные листы 42, состоящие из вставки 36. Листы предпочтительно укладывают в стопу 43.
На фиг.2 показан вариант, представляющий собой альтернативу линии 11, выполненной согласно фиг.1, причем от фиг.1 этот вариант отличается тем, что разметочное устройство 30 наносит установочные метки 32 на выравнивающую пленку 14 после сшивания выравнивающей пленки 14 с пленочной подложкой 12 с образованием вставки 36. В остальном обеспечиваются те же преимущества и варианты осуществления, которые были описаны в связи с фиг.1.
Вставку 36, изготовленную в соответствии со способом согласно фиг.1 или фиг.2, могут подвергнуть дальнейшей обработке для получения многослойной пленки, это осуществляют посредством ламинирования или припрессовки одной или нескольких пленок или одного или нескольких слоев одинакового или разного материала, и/или одинаковой или разной толщины. В первом альтернативном варианте осуществления эту многослойную пленку в свою очередь могут использовать в качестве промежуточного продукта для изготовления ценного или защищенного документа. Например, многослойную пленку могут с целью изготовления интеллектуальной карты вставить или внедрить в корпус карты. Альтернативно можно предусмотреть, что посредством припрессовки или ламинирования одного или нескольких слоев на вставку создают многослойную пленку, представляющую собственно ценный или защищенный документ, то есть конечный продукт. Многослойную пленку можно выполнить как пропуск, идентификационный документ, например, водительское удостоверение и т.д. При этом термин "многослойная пленка" не следует понимать ограничительно в том смысле, что в ней предусмотрены только полимерные пленки. Напротив, этот термин обозначает слоистую структуру, которая содержит вставку 36, изготовленную способом согласно фиг.1 или 2, на одну и/или на обе стороны которой могут нанести один или несколько слоев различных материалов, в том числе отличающихся от полимеров. Например, чтобы создать ценный или защищенный документ, также могут предусмотреть различные материалы или смеси материалов и/или разную толщину материалов.