CN101467165B - 射频识别装置载体及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种射频识别装置载体(2)，其特征是具有丝网印刷在载体(20)上的天线(12)和连接到天线的连接终端(17和19)的芯片(10)。根据本发明的主要特征，热塑性塑料层(22)和合成纸顶层(24)被层压在天线载体(20)上，使得天线和芯片被限制在热塑性塑料中，并且这三层(20、22和24)不能被分离，并且使得该装置能够防水和防潮湿环境。

Description

射频识别装置载体及其制造方法

技术领域

本发明涉及被设计用来构造到如安全文件的目标物体中的射频识别装置，并且特别是涉及射频识别装置载体及其制造方法。 

背景技术

无接触射频识别装置(RFID)越来越多地被用于识别在访问受到控制的区域中移动或者从一个区域转移到另一个区域的人。无接触RFID是由天线和连接到天线端子的芯片构成的装置。芯片通常不被供电并且通过读卡器的天线和RFID的天线之间的电磁耦合接收它的能量，信息在RFID和读卡器之间交换，尤其是存储在芯片上的、与RFID所处的目标物体的持有者的身份有关的信息以及与授权他/她进入访问受到控制的区域有关的信息。 

通过这种方式，护照可以结合RFID以识别护照持有者。芯片存储器包括信息，如护照持有者的身份、他/她的出生地、他/她的国籍、所访问过的不同国家的签证、入境日期、活动限制、生物测定要素等等。RFID装置通常被结合到护照的底部盖板内。然后天线使用含有银微粒的油墨被丝网印刷到护照的加固的底部盖板上。然后芯片通过胶粘被连接到天线的连接端子。然后，一刀护照页的扉页被层压在加固的封面盖板的背面。该实施方式有一个缺点，因为它不是防水的，并且尤其是护照不能经受通过洗衣机。如果天线被丝网印刷到其上的纸不能防水，后者会吸水并且膨胀，这导致天线的断裂，因此天线和芯片之间的电连接会断裂。 

该问题可以通过使用由塑料“嵌入体”组成的RFID装置克服。在这种情况下，嵌入体包含天线和芯片，整个组件被嵌入到塑料层中。然后嵌入体被粘合到在扉页和护照封面之间。这种RFID装置的一个 缺点是嵌体和护照之间的材料存在差异。后者由塑料制成，两者之间的粘合不是最佳的。 

使用具有至少一个它的外侧由纸制成的RFID载体允许克服该缺点。 

但是使用纸的问题取决于在试图把它拔出的情况下它在其厚度上分层的能力。分层在某段时间的使用之后还可能在载体的边缘上发生，当希望载体被使用在其寿命必须延续几年的安全文件中时这绝对是缺点。 

此外，如护照的安全文件还意味着护照页以及承载RFID装置的封面将遭受由于层压或粘贴签证导致的影响，这使电子芯片有遭到破坏的很大的风险。 

发明内容

因此本发明的目的是通过提供一种射频识别装置载体来解决这些缺点，该射频识别装置载体与纸的胶粘具有良好的粘合并且不再在厚度上分层，并保护了RFID装置免于遭受由冲击或打击导致的被破坏的危险。 

因此本发明的另一个目的是提供一种身份小册子，如集成有这种射频识别装置的护照。 

因此本发明的目的是一种射频识别装置，其特征是具有丝网印刷在载体到的天线和连接到天线的连接端子的芯片。根据本发明的主要特征，热塑性塑料层和合成纸顶层被层压在天线载体上以获得防水和防潮湿环境的RFID装置，使得天线和芯片被限制在热塑性塑料中，并且使得这三层不能被分离。 

本发明的另一个目的涉及身份小册子，其包括根据本发明的第一个目的的射频识别装置(RFID)载体。 

最后，本发明的另一个目的涉及射频识别装置(RFID)载体的制造方法，所述装置的特征是具有天线和连接到天线的芯片，该方法包括以下步骤： 

—丝网印刷天线，该天线的特征是具有在载体上的触点， 

—在天线的触点之间放置粘合介电材料， 

—把芯片放置在载体上，使得芯片的触点对着天线的触点， 

—通过在芯片上施加压力把芯片连接到天线的触点， 

—在载体上放置热塑性塑料层和不熔化的材料顶层，如合成纸，该顶层在芯片的位置处具有一个腔， 

—把载体、热塑性塑料层和顶层层压在一起。 

从而获得防水和防潮湿环境的RFID装置，以使得天线和芯片被限制在热塑性塑料中，并且使得这三层不能被分离。 

附图说明

当结合附图时，本发明的目的、目标和特征从以下的描述中将变得更加明显，其中： 

图1表示RFID装置被粘合到其上的天线载体的正视图， 

图2表示RFID装置被粘合到其上的天线载体的横截面图， 

图3表示组成RFID装置载体的各个层的横截面图， 

图4表示根据本发明的RFID装置载体的横截面图， 

图5表示在身份小册子的封面上的RFID装置载体的安装， 

图6表示小册子的封面和RFID装置载体的安装的横截面图， 

图7表示根据本发明变体的RFID装置载体的横截面图， 

图8表示根据该变体的小册子的封面和RFID装置载体的安装的横截面图， 

图9表示小册子的内页的一刀的安装。 

具体实施方式

参考图1，第一层20被用作天线的载体，并且它的尺寸对应于合上的护照的尺寸，也就是说大约是88×125mm。层20的材料是不熔化的材料，因此当温度升高时不会发生不可逆的变形。层20的材料最好是它的粘合力在施加压力时进行的热层压操作期间不会改变 很多的材料。作为RFID装置的重要元件的天线12由使用含有如银、铜或碳的导电元素的导电聚合物油墨被丝网印刷的一个或多个线匝构成。天线的每个末端被连接到也被丝网印刷的天线的两个触点17和19中的一个。线匝由最通常被称为“跨接”的电桥21相互连接。电介质油墨的绝缘条23在跨接和天线12的某些线匝之间被丝网印刷，以允许天线的线匝重叠而没有电接触。根据本发明的一个优选实施例，天线在几个步骤中被丝网印刷到该材料上。第一个步骤是丝网印刷天线12的线匝和天线的两个触点17和19。第二个步骤是丝网印刷绝缘条23以允许天线12的线匝重叠。第三个步骤是丝网印刷电桥12，其连接线匝组的天线12的最外面的线匝。 

下一个步骤是连接在天线12的触点上的芯片。粘合电介质材料被置于天线载体20上，在天线12的两个触点17和19之间。该粘合材料在芯片被置于载体上之前被敷设，不像其中当芯片一被连接就应用粘合剂的常规“倒装芯片”过程。因此该步骤更加简单地被执行并且输出结果更好。所使用的粘合剂最好是在150℃下发生交联的环氧树脂。也可以使用氰基丙烯酸酯类型的胶剂，其在室温下发生聚合。 

一旦已经敷设了粘合材料，芯片10被置于天线载体上，使得芯片的触点17和19与天线的触点相对，如在图2中的横截面图所示。然后在芯片10上施加压力，使得芯片的非可变形触点沉入到天线12的触点17和19中。在所施加的压力下，然后天线的触点变形。在施加在芯片上的压力下，天线的载体20被压缩，并且也能发生变形。然后需要注意芯片的触点和天线12的触点之间的接触表面是最大的，即使当不再施加压力时。芯片的触点最好是圆锥形的形状。作为该压力的结果，粘合电介质材料20铺开并且覆盖触点之间的芯片的整个表面并且渗透至天线载体的深度。因此这使得芯片10和天线载体20之间的机械组件(因此还有芯片和天线之间的电接触)被增强了。所使用的粘合电介质材料最好是液体的并且具有强大的渗透能力。然后使载体经过一个炉以达到粘胶交联。 

一旦芯片10被固定到载体上，下一个步骤是把RFID装置和将 构成RFID装置载体的各层层压在一起。所描述的实施例被调整为使得所获得的RFID装置载体可以被制造成如护照的身份小册子。 

根据本发明的该优选实施例，如图3所示构成RFID装置载体的各层包括天线载体20、热塑性塑料层22和顶层24。 

一旦芯片被固定在天线载体20上，所述装置就通过对各层进行层压而被制作。热塑性塑料22的第一层被置于天线载体20上。热塑性塑料层的厚度在40到80μm之间并且优选地在50μm的数量级。顶层24的特征是具有腔26，所述的腔以这样的方式放置使得它与芯片重叠，并且其表面积大于芯片的表面积，使得在层压步骤期间施加的压力到达不了芯片，因为压力在页的整个表面被均匀地施加，但是不会施加在位于芯片的位置之上的腔的位置。腔26最好是直径为6mm数量级的圆形。 

层压步骤包括通过对层20、22、24进行热压模制而焊接，为了获得图4中所示的RFID装置载体2。所达到的温度和压力分别在160℃和200巴的数量级。如之前描述的，天线载体20最好由不熔化的材料制成，并且因此当温度升高到160℃时不会发生不可逆的变形。此外，该材料不能随时间分层，不管是否是故意的。载体20最好由合成纸制成，所述合成纸含有40到80％之间矿物质的聚乙烯或聚丙烯的单个聚合物非定向层构成。它的成分为它提供了0.57g/m³的数量级的低密度，这归功于它的多微孔网络和它的180μm数量级的厚度。厚度可以更小而不偏离本发明的范围。即使与芯片直接接触的热塑性塑料层22在芯片的位置没有被腔穿透，在层压期间施加的压力被传递到芯片的程度不足以使它被破坏。 

在层压步骤期间使用的温度和压力值下，当夹在天线载体20和顶层24的两个各自的层之间时，包含层22的热塑性塑料***并且熔化。在层压期间，天线载体提供了由天线10和芯片12构成的装置，具有阻止任何电破裂的硬度和粘合力，因为形成天线载体的层的材料能抵御而不变形，并且特别是在层压步骤的温度和压力下不发生蠕变。硬化的热塑性塑料层22限制了天线载体20的突起设计，使得天 线10和芯片12被嵌入到热塑性塑料22中。各层20、22、24的横截面表明天线10和芯片12被模制到热塑性塑料22中，后者已经在腔26的位置处覆盖了芯片。通过这种方式，在潮湿的环境中，是热塑性塑料层提供了具有阻止任何电破裂的硬度和粘合力的RFID装置载体。热塑性塑料使两层20和24能够被焊接在一起，并且在这两个层之间扮演胶剂的角色。 

具有180μm厚度的顶层24优选地是与天线载体20同样的材料，因此是如上所述的合成纸。以通过对层20、22、24进行层压而制成的以及在图3的横截面图中所示的RFID装置载体2具有大约350μm的厚度。 

RFID装置载体2的柔韧性取决于所使用的热塑性塑料层22的厚度。热塑性塑料层的厚度减小得越多，RFID装置载体就越有柔韧性。 

根据图5，RFID装置载体2被胶合到身份小册子的两个盖板11中的一个上，优选地胶合到底部盖板14上，但是也可以被胶合到顶部盖板16上。RFID装置载体的与天线载体和芯片相对从而与层24相对的一侧被胶合到身份小册子的盖板上以尽量保护芯片免受可能在小册子内部发生的冲击。更一般地说，RFID装置载体2使用胶剂被胶合，胶剂一旦变干就不能在水中溶解。 

为了在小册子的整个封面上保持相同的厚度，在不承载RFID装置载体的小册子的另一个盖板上粘贴一个或多个形成如在图6中所示的其总厚度等于RFID装置载体2的厚度的载体3。因此载体3最好具有与装置载体2尺寸相同的尺寸。例如并且根据图6，可以制造这样的载体3：其RFID装置不由单层的合成纸50构成，或者作为替代地，可以把一个合成纸层、一个热塑性塑料层和另一个合成纸层层压在一起，单层的厚度或者一组层的总厚度与所有的层20、22和24的总厚度相同。因此所制成的载体3然后被胶合到小册子的第二个盖板11上，并在小册子的结合点处留下封面的自由条。 

根据本发明的变体，载体2和3可以通过合成纸64的单个顶层 被一起制造以与彼此结合，从而形成如在图7中所示的RFID装置载体4。热塑性塑料22的第一层被置于其厚度在40到80μm之间但是优选地为50μm数量级的天线载体20上。热塑性塑料的第二层也被放置在合成纸的第二层60上。长度与合上的身份小册子的尺寸相当的相同尺寸的层20、22、60和62的宽度稍微小于最接近的身份小册子的宽度。顶层64被置于层22和62上，使得在它们之间留下空间。层64的特征在于腔26，其以这样的方式放置，使得它与芯片重叠，并且它的表面积比芯片的表面积大，使得在层压步骤期间施加的压力到达不了芯片，因为压力在页的整个表面被均匀地施加，但是不施加在位于芯片的位置之上的腔的位置。腔26优选地是直径6mm数量级的圆形。则层压步骤包括对各层20、22、60、62和64进行热压模制而焊接。 

在图8中的横截面图中示出针对本发明的变体用作RFID装置载体的载体4。它具有与打开的身份小册子的尺寸相同的尺寸，包括两个厚度部分42和43，部分42包含RFID装置，这两个部分在小册子的盖板14和16上重叠，并且较薄的部分被设计成覆盖身份小册子的结合点。 

然而，所述的RFID装置载体2还可以通过把它的一侧(优选的是在天线载体一侧)粘合到任何类型的目标物体上，如衣服、书、纸制文件、包裹、纸板盒等，从而被集成到小册子中。 

在图9中示意地示出的身份小册子1通过安装一刀内部页37被完全地形成。制作方法是通过使用安全线把它们彼此相连以制作一刀内部页。在常规护照的制作中，扉页被层压在盖板上，扉页36被与顶部盖板层压，而底部扉页34被与底部盖板14层压。通过这种方式，根据本发明，身份小册子的一刀页面的底部扉页34的背面被粘贴然后压在胶合在小册子的封面的底部盖板上的RFID装置载体2上。或者作为替代，根据之前描述的变体，身份小册子的一刀页面的底部扉页34的背面被粘贴然后压在载体4的部分42上，该部分42包含芯片和天线，而扉页36的正面被粘贴然后压在载体4的部分43上。所 使用的胶剂优选地是一旦变干就不能在水中溶解的胶剂。 

在制作RFID装置载体时使用合成纸是本发明的勿庸置疑的优点。 

一方面，使用合成纸简化了在160℃数量级的温度下进行的层压操作，因为它在这些温度下是稳定的，与热塑性塑料材料如PVC或PETG相反。根据本发明制作的RFID装置载体2或4在它的两侧均具有合成纸，这简化了其粘合并优化了它在身份小册子上的集成，因为粘合是在纸与纸之间进行的。因此，由于它的多微孔结构，合成纸具有低密度，这为它提供了与纸胶合的良好的结合力，与常规塑料材料如PVC或PET相反。因此获得的身份小册子具有在所有组成它的部分之间的大的粘合力，特别是在RFID装置载体和身份小册子本身之间的粘合力。胶剂深深地渗透到合成纸中，就像它渗透到纸中一样，因此特别是渗透到组成小册子的封面的纸中，这使得不可能把层20、22和24从彼此移除，这使得组成载体的三层不可分离。 

用于层22和52的热塑性塑料材料优选地是聚氯乙烯(PVC)、但是也可以是聚酯(PET，PETG)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)。 

此外，故意把构造到小册子中的RFID装置载体拔出是不可能的，因为合成纸不在厚度上分层。 

在层压期间或之后，小册子的封面的外部可以被置于具有特别的突起设计的盘子中，从而在封面上产生特别的颗粒以使身份小册子防篡改。 

有益的是，根据本发明的RFID装置载体和身份小册子可以被置于洗衣机中洗衣循环，而芯片和天线之间的电连接不变，因此保持了通过与为此目的提供的读卡器的电磁耦合读取这些物品的能力。 

RFID装置载体和RFID装置还可以以智能卡的ISO格式制作，使得它们可以被用于制作无接触智能卡。合成纸和热塑性塑料层的两个外层是智能卡的ISO格式的，并且天线也被调整为使得线匝的尺寸稍微小于智能卡的ISO格式。在这种情况下，在上述的制作方法中的附加步骤是通过在卡的一面或者两面上印刷而对卡进行定制。

Claims (9)

1.一种射频识别装置载体(4)，其特征是具有丝网印刷在载体(20)上的天线(12)和连接到所述天线的连接端子(17和19)的芯片(10)，

其特征在于：

所述射频识别装置载体还包括层叠在天线载体(20)上的热塑性塑料层(22)，并且与所述芯片(10)直接接触的所述热塑性塑料层(22)在所述芯片(10)的位置处没有被腔穿透，所述热塑性塑料层(22)在所述芯片(10)上覆盖所述芯片(10)，

在合成纸层(60)上层叠第二热塑性塑料层(62)，并且在所述热塑性塑料层(22)和第二热塑性塑料层(62)上层叠合成纸的顶层(64)，从而在所述热塑性塑料层(22)与第二热塑性塑料层(62)之间留有空间，

并且所获得的射频识别装置载体包括两个厚的部分(42和43)，其中一个部分(42)包含射频识别装置。

2.根据权利要求1所述的射频识别装置载体(4)，其中所述顶层(64)包括腔(26)，所述腔以覆盖所述芯片(10)的方式被设置。

3.根据权利要求1或2所述的射频识别装置载体(4)，其中所述芯片(10)使用粘合电介质材料被胶合到所述天线载体(20)上，使得芯片的触点的位置与天线(12)的触点(17和19)相对。

4.根据权利要求3所述的射频识别装置载体(4)，其中所述粘合电介质材料是在150℃下发生交联的环氧树脂。

5.根据权利要求1或2所述的射频识别装置载体(4)，其中在温度和压力的值为160℃和200bar的数量级下完成层压。

6.根据权利要求1或2所述的射频识别装置载体(4)，其中所述顶层(24、64)的合成纸由不发生蠕变的材料制成，所述材料在温度升高时不发生变形。

7.根据权利要求1或2所述的射频识别装置载体(4)，其中所述热塑性塑料层(22)具有50μm的厚度。

8.一种身份小册子(1)，其特征在于具有根据权利要求1到7中任一项所述的射频识别装置载体(4)，其中射频识别装置载体(4)具有与打开的身份小册子的尺寸相同的尺寸，并且所述两个厚的部分(42和43)覆盖小册子的封面(11)的盖板(14和16)，所述射频识别装置载体(4)还包括一个较薄的部分，这个较薄的部分被设计成覆盖身份小册子的结合点。

9.根据权利要求8所述的身份小册子，其中所述射频识别装置载体(4)在所述身份小册子(1)的内部使用胶剂被胶合，所使用的胶剂一旦变干就在水中不溶解。