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Die Erfindung betrifft ein RFID-Inlay für elektronische Identifikationsdokumente, mit mindestens einem Trägersubstrat, auf und/oder in welchem mindestens eine Antenne und ein elektronisches Bauteil, welches mit der Antenne elektrisch verbunden ist, angeordnet sind, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Des Weiterem betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein derartiges RFID-Inlay.
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Herkömmlicherweise werden sogenannte RFID-Inlays, die üblicherweise aus einem Trägersubstrat mit einer darauf angebrachten Antenne eine und ebenso darauf angebrachten elektronischen Bauteil, wie beispielsweise einen Chip oder ein Chipmodul, bestehen, derart hergestellt, dass auf einer PVC-Folie, die als steifes Material vorliegt, ein Antennendraht verlegt oder aufgedruckt wird.
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Alternativ zu einem Polyvinylchlorid-Material (PVC) werden Polycarbonat oder Polyethylenterephthalat (PET oder PET-G) verwendet. Anschließend wird zum Schutz und aus Sicherheitsgründen ein derartiger Aufbau ober- und unterseitig einlaminiert, wobei wiederum als ober- und unterseitig abdeckendes Folien-Material PVC, PET, PET-G oder Polycarbonat verwendet werden.
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Derartig aufgebaute Inlays sind aufgrund der Verwendung von gleichen oder ähnlichen Materialien für die einzelnen Folien mit einer relativ hohen In-sich-Steifigkeit ausgestattet, woraus sich nachteilhaft ergibt, dass diese Inlays insbesondere nach einem längeren Gebrauch Brucherscheinungen aufweisen. Häufig geschieht dies voranging im Positionierungsbereich des Chips beziehungsweise des Chipmodules, da in diesem Bereich die Folien aufgrund der gegenüber der Umgebung höheren Ausgestaltung des Chips beziehungsweise des Chipmodules nach dem Laminierungsprozesses – auch hinsichtlich der Klebeflächen, die die einzelnen Folien miteinander verbinden – vermehrt auf Spannung und auf außenseitigen Druck beansprucht sind. Dies hat zur Folge, dass derartige RFID-Inlays eine geringere Dauerfestigkeit aufweisen und nach einer gewissen Anzahl an Jahren in Abhängigkeit von deren Beanspruchung zur Funktionsunfähigkeit neigen.
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Die
DE 103 102 38 A1 betrifft einen Kunststoffbehälter, der durch Spritzgießen hergestellt ist und einen integrierten Transponder aufweist. Der Transponder liegt in einer Kunststoffumhüllung, mit der zusammen er als Einlegeteil in das Kunststoffmaterial des Behälters bei dessen Herstellung eingespritzt ist. Die Kunststoffumhüllung des Transponders ist durch einen Stapel miteinander verbundener, einen Transponderchip und dessen Transponderantenne einschließender Folienlagen gebildet. Die Folienlagen sind aus Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP). Die mit dem Behälter flächig in Kontakt stehende Folienlage und der Behälter bestehen jeweils ebenfalls aus Polyethylen (PE) oder aus Polypropylen (PP).
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Die
DE 299 18 297 U1 betrifft einen flächig ausgebildeten Träger für Halbleiter-Chips, der aus einem flexiblen, elektrisch isolierenden Material besteht. Auf dem Träger ist eine Leiterbahnstruktur aus einem elektrisch leitenden Polymer oder Klebstoff unmittelbar aufgedruckt und die Leiterbahnstruktur kontaktiert mit einem auf dem Träger aufgebrachten Halbleiter-Chip. Die auf dem Träger ausgebildete Leitbahnstruktur kann mit einem elektrisch isolierenden Überzug, z. B. einem zweiten elektrisch nicht leitenden und temporär mit einer Folie abgedeckten Kleber beschichtet sein, um Kurzschlüssen entgegen zu wirken.
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Die
DE 102 96 617 T5 betrifft eine Chipkartenbahn und ein Verfahren zu deren Herstellung. Die Chipkartenbahn hat eine Trägerbahn, die Schaltkreismuster in geeigneten Abständen neben oder hintereinander, jeweils mit einem integrierten Schaltkreis umfasst. An der Tragerbahn ist wenigstens eine Abdeckungsbahn befestigt, wobei die Trägerbahn und die Abdeckungsbahn durch eine thermoplastische Klebefolienbahn befestigt sind. Die Abdeckungsbahn kann aus Polyvinylchlorid (PVC), Polyester (PET), Polycarbonat (PC), Akrylnitril/Butadien/Styren (ABS), Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) sein. Die Trägerbahn kann zum Beispiel aus Polyester (PET), Polycarbonat (PC), Akrylnitril/Butadien/Styren (ABS), Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE), Polyimid (PI) oder Polyolefinmischungen sein. Die Chipkartenbahn kann mehrere Abdeckungsbahnschichten haben, die mittels zusätzlicher thermoplastischer Klebefolienbahnen, welche auf einem modifizierten Polyolefin oder einem modifizierten Polyurethan basieren, aneinander angebracht sind. In der
DE 102 96 617 T5 (
3) wird der Chip durch die Klebefolienbahn abgedeckt. Die Klebefolienbahn ist bereits bei Raumtemperatur klebend. Die unterseitig hinzugefügte Folie aus PVC oder Polyester dient der Steifigkeit.
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Die
DE 1 97 00 254 A1 betrifft eine thermoplastische Klebstofffolie, die zunächst selbstklebend ist und dann zum Erreichen hoher Klebfestigkeiten weiter gehärtet werden kann. Eine solche Folie ist geeignet zur Herstellung von Klebverbindungen, zum Implantieren von elektrischen Modulen in einen Kartenkörper unter Einwirkung von Druck und Wärme, um als fertig verklebten Verbund eine ”Chipkarte” oder ”Smart Card” zu erhalten. Die Klebstofffolie weist die Kombination folgender Bestandteile auf: i) eines thermoplastischen Polymers mit einem Anteil von 30 bis 90 Gew.-%, und dazu ii) eines oder mehrerer klebrigmachender Harze mit einem Anteil von 5 bis 50 Gew.-% und/oder alternativ iii) von Epoxidharzen mit Härtern, ggf. auch Beschleuniger, mit einem Anteil von 5 bis 40 Gew.-%. Bei dem bei dem thermoplastischen Polymer der thermoplastischen Klebstofffolie kann es es sich um ein Polyurethan handeln. Thermoplastische Klebstofffolien auf der Basis von Polymeren wie Polyurethanen, Polyestern, Polyamiden oder Polyolefinen und deren Derivaten eignen sich zwar zur Verklebung von Modulen mit dem Kartenkörper zu einem gewissen Teil. Ihre Kohäsion und spezifische Haftung auf Kunststoffen bewirkt eine begrenzte Verbundfestigkeit. Erst die Zusätze von nichtreaktiven Harzen und/oder reaktiven Harz/Härter-Systemen in der vorstehend beschriebenen Wiese senken die hohen Aktivierungstemperaturen der unmodifizierten Polymeren – bis zur Selbstklebrigkeit –, steigern gleichzeitig die Adhäsion. So wird eine Klebfolie erhalten, welche zum Erreichen hoher Festigkeiten weiter gehärtet werden kann. Thermoplastische Polyurethane sind als Reaktionsprodukte aus Polyester- oder Polyetherpolyolen und organischen Diisocyananten wie Diphenylmethandiisocyanat oder Hexamethylendiisocyanat, seltener Toluylendiisocyanat, bekannt. Die hier erörterte thermoplastische Kiebstofffolie dient dem Verbinden oder Verkleben der elektrische Leiter aufweisenden zweiten Seite eines Moduls mit dem Kartenkörper, stellt also keine äußere Abdeckfolie dar.
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Während die
DE 10 296 617 T5 das Verkleben von Trägerbahn und Abdeckungsbahn beschreibt, erörtert die
DE 197 00 254 A1 das Verkleben eines Moduls mit dem Kartenkörper.
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Die
DE 10 2005 021 477 A1 zeigt einen Laminatkörper, der aus einem Vorlaminat mit einer Kavität zur Aufnahme eines Datenträgers besteht. Die Antenne ist zusammen mit dem Datenträger mittels einer Trägerfolie auf das Vorlaminat auflaminiert. Der Laminatkörper bildet den Deckelgrundkörper, der beidseitig mit einer aufgeklebten Papierkaschierung überdeckt ist. Das Vorlaminat besteht aus je einer Schicht Pretex, zwischen die die Transpondereinrichtung bzw. der Speicherchip sandwichartig einlaminiert ist. Ein Gelenkelement besteht aus einem zwischen die Pretex-Vorlaminate einlaminierten PET-Gewebe. Ein PVC-Vorlaminat mit einem im Gelenkbereich einlaminierten PET-Gewebe hat eine auf die PVC-Vorlaminate aufgebrachte beschreibbare Papierkaschierung. Als Vorlaminat ist auch ein Polycarbonat-Werkstoff mit einlaminiertem PET-Gewebe im Gelenkbereich bzw. der einlaminierten Transpondereinrichtung vorgesehen. Auf einem Vorlaminat aus Teslin oder Pretex kann der Transponder aufgebracht und darauf ein PET-Gewebe, eine Heftgaze oder ein Baumwollgewebe laminiert sein.
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Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein RFID-Inlay sowie ein Herstellungsverfahren hierfür für elektronische Identifikationsdokumente mit mindestens einem Trägersubstrat, auf und/oder in welchem mindestens eine Antenne und ein elektronisches Bauteil angeordnet sind, zur Verfügung zu stellen, welches eine mechanisch flexiblere Ausbildung des Gesamtaufbaus des Inlays ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erzeugnisseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 1 und verfahrensseitig durch die Merkmale des Patentanspruches 8 gelöst.
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Kerngedanke der Erfindung ist es, dass bei einem RFID-Inlay für elektronische Identifikationsdokumente, mit mindestens einem Trägersubstrat, auf und/oder in welchem mindestens eine Antenne oder ein elektronisches Bauteil, welches mit der Antenne elektrisch verbunden ist, angeordnet sind, auf mindestens einer Oberfläche des Trägersubstrates mindestens eine ersten Folie, aus zumindest teilweise aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) bestehend, zumindest teilweise angeordnet ist. Eine derartige erste Folie ist aufgrund der Verwendung des TPU-Materiales in Kombination mit dem Material des Trägersubstrates, welches aus Polyethylenterephthalat (PET), PET-G, Polyvinylchlorid (PVC), Polycarbonat (PC) oder Kombinationen daraus besteht, sehr flexibel ausgebildet und ermöglicht die Erzeugung eines RFID-Inlays, welches insbesondere auch im Bereich des elektronischen Bauteiles, welches ein Chip oder ein Chipmodul darstellen kann, aufgrund der Flexibilität bruchfest und somit dauerhaft funktionsfähig ausgebildet ist.
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Die Folie aus TPU kann mit einer hitzeaktivierbaren Beschichtung, ggf. als Klebstoffbeschichtung, wobei die Beschichtung auch als Folie ausgebildet sein kann, bedeckt sein, sofern dies aufgrund von Sicherheitsbestimmungen oder durch die Vorgaben für das Endprodukt notwendig ist.
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Vorzugsweise ist nicht nur diejenige Oberfläche des Trägersubstrat, die mit dem elektronischen Bauteil und der Antenne ausgestattet ist, sondern auch die gegenüberliegende, unterseitige Oberfläche des Trägersubstrates mit einer zumindest teilweise aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) bestehenden Folie abgedeckt und/oder laminiert, sodass sich ein Gesamtschichtaufbau aus insgesamt drei Folien, nämlich den zwei TPU-Folien und der dazwischenliegenden Trägerfolie aus PET, PET-G, Papier, PVC, PC, synthetischen Papier oder dergleichen Materialien beziehungsweise Kombinationen daraus ergibt.
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Die oberseitig angeordnete erste Folie weist vorzugsweise im Bereich des elektronischen Bauteiles, welches gegenüber der restlichen Trägersubstratoberfläche und auch gegenüber der Antenne eine größere Höhe aufweist, eine Aussparung und/oder eine Durchgangsöffnung für die Aufnahme dieses elektronischen Bauteiles auf. Vorzugsweise ist diese Aussparung oder Durchgangsöffnung mit derartigen Abmessungen versehen, dass sie das elektronische Bauteil eng anliegend umfassen kann, sodass zugleich eine Fixierung des Bauteiles gegenüber dem restlichen Aufbau des RFID-Inlays, zusätzlich zu der unterseitigen Fixierung des Bauteiles auf dem Trägersubstrat, erzeugt wird.
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Für die Aufbringung der Antenne beziehungsweise des Antennendrahtes auf der Oberfläche des Trägersubstrates oder zumindest teilweise in dem Trägersubstrat wird vorzugsweise ein Ätzverfahren, ein Drahtverlegeverfahren, ein Bedruckungsverfahren, ein chemisches Additivverfahren oder ein Heißprägeverfahren verwendet. Durch die Verwendung der TPU-Folien ist nahezu jede Art von Herstellungsverfahren für die Erzeugung der Antenne auf oder in dem Trägersubstrat anwendbar, ohne dass, wie bisher, durch ein Laminierverfahren eine Zerstörung der Antenne und eine Funktionsunfähigkeit herbeigeführt wird. Hinzu kommt, dass auch eine nachträgliche Zerstörung der Antenne bei ordnungsgemäßer Verwendung des RFID-Inlays für elektronische Identifikationsdokumente, wie beispielsweise Passports oder ein e-Cover für Passportes oder dergleichen, aufgrund der hohen Flexibilität des Gesamtaufbaues des RFID-Inlays nicht möglich ist. Zudem werden vorteilhaft Mikrorisse, die vorrangig im Bereich der Chipaussparung beziehungsweise der Aussparung für das elektronische Bauteil entstehen könnten, vermieden.
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Zusätzlich kann das RFID-Inlay ober- und/oder unterseitig von jeweils mindestens einer Laminierfolie abgedeckt werden, um hierdurch eine sogenannte Holderpage für Pässe zu erhalten. Diese Laminierfolien können auf einer Seite des Inlays über den Randbereich des Inlays hinweg überstehen, so dass dieser überstehende Anteil mittels einer Nahtverbindung in ein buchartiges Dokument, wie beispielsweise einem Pass, eingebracht werden kann und somit eine dauerhafte Verbindung der Holderpage mit dem buchartigen Dokument hergestellt wird. Hierbei übernimmt dieser überstehende Anteil die Funktion eines Scharniers für die Holderpage innerhalb des buchartigen Dokumentes.
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Sofern ein derartiges erfindungsgemäßes Inlay für die Herstellung eines e-Covers, beispielsweise in Form einer Umschlagseite eines Passports, verwendet werden soll, kann dieses direkt mit dem Covermaterial und dem Vorsatzpapier mittels eines Laminierprozesses verklebt werden, um hierdurch einen zusätzlichen Klebstoffauftrag in Form eines flüssigen Klebers oder einer Haftfolie zu vermeiden.
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Die zusätzliche Laminierfolie beziehungsweise Folien kann/können aus einem Material ausgewählt aus PC, PVC, PET, PET-G, synthetischen Papier oder einer Kombination daraus bestehen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zu Herstellung des RFID-Inlays für elektronische Identifikationsdokumente werden die Schritte des Zurverfügungstellens des Trägersubstrates mit mindestens der auf und/oder dem Trägersubstrat angeordneten mindestens einen Antenne und dem mindestens einen elektronischen Bauteil sowie des Anordnens mindestens einer Folie aus zumindest teilweise thermoplastischen Polyurethan (TPU) auf zumindest Teilen der Oberfläche angewendet.
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In einem nachfolgenden oder zugleich stattfindenden Schritt kann eine weitere Folie, zumindest teilweise aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) bestehend, auf einer weiteren Oberfläche des Trägersubstrates angeordnet werden.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung zu entnehmen.
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Hierbei zeigt die einzige Figur einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen RFID-Inlays.
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Das erfindungsgemäße RFID-Inlay besteht aus einem Trägersubstrat (1) für die Anordnung einer Antenne (2) und einem elektronischen Bauteil (3), welches beispielsweise ein Chipmodul oder ein Chip sein kann. Das Trägersubstrat ist vorzugsweise aus PC, PVC, PET, PET-G, Papier, synthetischen Papier (Teslin) oder dergleichen Materialien aufgebaut.
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Das Trägersubstrat (1) weist an seiner Oberfläche (1a) die Antenne (2), welche querschnittsaitig mit den einzelnen Antennen andeutungsweise dargestellt ist, auf. Der Antennendraht kann sowohl auf als auch zumindest teilweise in dem Trägersubstrat angeordnet sein.
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Zwei Antennenanschlüsse (2a) der Antenne sind mit Chipanschlussflächen (3a) beziehungsweise Chipmodulanschlussflächen (3a) verbunden, so dass eine elektrische Verbindung mit dem elektronischen Bauteil und den Antennen besteht.
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Das Chipmodul beziehungsweise der Chip weist eine gewisse Bauhöhe auf, die die Bauhöhe der umliegenden Antennendrähte übersteigt.
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In einem nachfolgendem Schritt nach Auftragung der Antenne und des Chipmodules/des Chips wird ober- und unterseitig jeweils eine Abdeckfolie aus thermoplastischem Polyurethan (TPU) angeordnet. Dies kann beispielsweise mittels eines Laminierungsprozesses erfolgen. Hierbei wird eine erste Folie (4) auf der Oberfläche (1a) und der Antenne (2) sowie dem elektronischen Bauteil (3) angeordnet und eine Folie (6) wird unterseitig auf einer Oberfläche (1b) des Trägersubstrates (1) angeordnet.
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Für die Schaffung einer besseren Verbindung der Abdeckfolie (4) mit der Oberfläche (1a) des Trägersubstrates und für eine geringere Druckbelastung des Chips/Chipmodules weist die Abdeckfolie (4) eine Ausnehmung (5) auf, die entweder als Durchgangsöffnung oder lediglich als unterseitig angeordnete Aussparung vorhanden sein kann.
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Vorzugsweise ist diese Ausnehmung (5) in ihrer Breiten- und Längsrichtung derart ausgestaltet, dass sie das Chipmodul/den Chip randseitig begrenzt und somit eine zusätzliche Stabilisierung für dieses elektronische Bauteil schafft.
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Durch eine derartige Aussparung kann selbst in Randbereichen der Abdeckfolie (4), die an dieser Ausnehmung angrenzen, eine gute Verbindung beispielsweise in Form einer Klebeverbindung zu der Oberfläche (1a) des Trägersubstrates (1) erhalten werden. Dies führt zur Verringerung der Gefahr der Bildung von Mikrorissen in diesem Bereich, wobei hierfür entscheidend die Verwendung des Materiales des thermoplastischen Polyurethans für die Abdeckfolie (4) ist.
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Sämtliche in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Trägersubstrat
- 1a
- oberseitige Oberfläche des Trägersubstrates
- 1b
- unterseitige Oberfläche des Trägersubstrates
- 2
- Antenne
- 2a
- Antennenanschlüsse
- 3
- Elektronisches Bauteil
- 3a
- Chipanschlussfläche/Chipmodulanschlussfläche
- 4
- Abdeckfolie
- 5
- Ausnehmung
- 6
- Folie
