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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Herstellung eines deaktivierbaren HF-Schwingkreises
(Resonanzetikette) für
die Anwendung in einem elektronischen Artikelüberwachungssystem (EAS-System).
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Solche
Resonanzetiketten für
den Einsatz in EAS-Systemen, die auch Schwingmarkierungen genannt
werden, sind nach dem Stand der Technik allgemein bekannt. In der
Regel weisen solche Etiketten [Tags] eine Trägerschicht auf, die an deren
Vorder- und Rückseiten
aus einem dielektrischen Material mit leitenden Schichten hergestellt
sind. Eine der leitenden Schichten auf der einen Oberfläche des
dielektrischen Trägers
ist so geformt, um eine induktive Komponente und den ersten Teil
der kapazitiven Komponente auszubilden, während die andere leitende Schicht
auf der anderen Oberfläche
des dielektrischen Trägers
so geformt ist, um den zweiten Teil der kapazitiven Komponente der
Resonanzetikette zu formen.
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Bezüglich des
Schwingkreises der Etikette wird davon ausgegangen, dass dieser
einen hohen Qualitätsfaktor
(Q-Faktor oder Q-Wert) aufweist.
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Während der
Anwendung emittiert ein Transmitter in dem EAS-System Signale mit
Frequenzen, die innerhalb eines bestimmten Bereiches systematisch
variiert werden. Wenn die Resonanzfrequenz des Schwingkreises von
der Etikette innerhalb dieses spezifischen Bereiches liegt, kann
ein Empfänger das
Vorhandensein der Etikette (des Schwingkreises) erfassen, sobald
die Eigenfrequenz des Schwingkreises emittiert wird.
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Wenn
Artikel, die mit den Resonanzetiketten ausgestattet sind, am Ausgang
des Betriebsgebäudes
die Kassen passiert haben, wo die Rechnungen zu begleichen sind,
muss die Beseitigung oder Zerstörung
der Etiketten-Tags erfolgen. Falls dies nicht geschieht, erfasst
der Empfänger
des EAS-Systems den Versuch des unerledigten Passierens des Kontrollbereichs
und aktiviert ein Alarmsignal.
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Zur
Modifizierung des Schwingkreises im Hinblick auf dessen Deaktivierung
ist allgemein bekannt, dass man Bereiche mit einer reduzierten Distanz
zwischen den kapazitiven Komponenten (den Kondensatorenplättchen)
bereitstellt, so dass die Feldstärke,
die für
die Deaktivierung angewendet wird, in diesbezüglichen Bereichen einen Durchschlagsentladung
hervorruft.
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Eine
Lösung
ist in den US-Patenten Nr. 4 498 076 und Nr. 4 597 473 vorgestellt
worden, die ein Verfahren zur Herstellung einer Resonanzetikette
mit einem Schwingkreis offenbaren, der für die Modifizierung geeignet
ist. Es wurde ferner vorgeschlagen, einen reduzierten (kleinen)
Abstand zwischen den gegenläufig
angeordneten Kondensatorenplättchen des
Schwingkreises herzustellen, das heißt, an vorgegebenen Stellen,
indem eine leitende Schicht in das dielektrische Material des Trägers lokal
eingedrückt
wird (Einprägen
einer Kerbe). Die verbleibende Dicke des dielektrischen Materials
an diesen Stellen wird dann kleiner als außerhalb dieser Bereiche. Wie
man in der Physik allgemein weiß,
entsteht an der Stelle mit dem kleinsten Abstand immer eine Entladung,
wobei die Entladung in dem Kondensator stets durch die verbleibende
Dicke des dielektrischen Materials in diesem Bereich aus der reduzierten
Dicke entsteht, und wobei hier außerdem eine niedrigere Durchschlagsspannung
als außerhalb
von einem solchen Bereich angewendet werden kann.
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Diese
Lösung
bringt jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich, oder zumindest
Schwierigkeiten, denn die lokale Kompression des dielektrischen
Materials auf eine gewünschte,
verbleibende Minimalmaterialdicke (die notwendig ist, um das Risiko
eines ungewollten Kurzschlusses zu vermeiden), wie zum Beispiel
in der Größenordnung
von einigen μm
in einem begrenzten Bereich, erfordert einen sehr präzisen Winkel
von 90° zwischen
einem Stift, der die Kompression ausführt, und der Ebene des Kondensatorenplättchens,
sowie einen präzise
gesteuerten Druck, um brauchbare und reproduzierbare Ergebnisse
zu erhalten.
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Der
Hauptnachteil der vorgenannten Lösung besteht
darin, dass sich eine Entladung stets über die verbleibende Dicke
des dielektrischen Materials bei dem diesbezüglichen Kompressionsbereich
in den Kondensatorenplättchen
ereignen muss. Wenn der elektrische Lichtbogen, der die Entladung
bewirkt, durch das dielektrische Material passiert, wird häufig ein
Abbrand und die Bildung eines Kurzschlusses mit verschmortem Kunststoffmaterial
riskiert, mit der Folge, dass der Kurzschluss in den beiden Kondensatorenplättchen aus
einem Mix von verschmortem Kunststoff und Metall besteht und sich
so eine mechanisch sehr instabile Kurzschlussausführung ergibt.
Diese allgemein bekannte Lösung
führt zu
einem Produkt, das sehr leicht reaktivierend werden kann, was selbstverständlich nicht
akzeptabel ist.
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Ein
weiterer Nachteil, der aus der Tatsache resultiert, dass der Lichtbogen
durch das nach der Kompression restliche, dielektrische Material
passieren muss, besteht ferner darin, dass eine höhere Durchschlagsspannung
benötigt
wird, als wie wenn die Entladung über einen materialfreien Raum
(wie über
Luft) stattfinden könnte.
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In
einem Versuch zur Verhinderung der vorstehend genannten Nachteile
stellt das US-Patent Nr. 4 876 555 ein ähnliches Verfahren zur Herstellung einer
deaktivierbaren Resonanzetikette vor, worin die Theorie enthalten
ist, dass über
das dielektrische Material zwischen den gegenüberliegenden, leitenden Schichten
(zum Beispiel Kondensatorenplättchen) ein
Durchgangskontakt erzeugt werden kann, um somit ein verbleibendes,
dielektrisches Material zu vermeiden, das eine höhere Durchschlagsspannung benötigen würde.
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Dieser
Vorschlag, der einen materialfreien Durchgangskontakt anbietet,
der durch das dielektrische Material (Träger) hindurchgeht, belässt die
leitenden Schichten in deren normalen Niveaus (zur Verhinderung
von ungewollten Kurzschlüssen).
Diese Lösung
hat jedoch auch eine Reihe von Nachteilen: Die Durchgangskontakte
in dem dielektrischen Material, die lediglich Luft enthalten, sind
schwierig zu produzieren mit der Folge, dass in der Praxis keine
deaktivierbaren Resonanzetiketten nach diesem Verfahren hergestellt
werden konnten. Da ein Lichtbogen eine Distanz bewältigen muss,
die mindestens der Dicke der dielektrischen Materialschicht entspricht,
wird zur Erzeugung der Entladung für die Deaktivierung des Schwingkreises
(eine Distanz, die mit dem Abstand zwischen den Kondensatorenplättchen übereinstimmt)
eine relativ hohe Spannung benötigt.
Dies hat zum Ergebnis, dass sich im Vergleich zu dem bereits beschriebenen
Stand der Technik kein praktischer Vorteil ergibt.
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Letztendlich
veröffentlichen
die EP-Patentanmeldungen Nr. 0 509 289, Nr. 0 750 285 sowie das US-Patent
Nr. 5 187 466 Verfahren zur Erzeugung von Kurzschlüssen zwischen
den leitenden Schichten (wie beispielsweise zwischen den gegenüberliegend
angeordneten Kondensatorenplättchen)
durch die Anwendung von beheizten Stiften und eines Stromes für das lokalisierte
Wegschmelzen des dielektrischen Materials zwischen den diesbezüglichen,
leitenden Schichten und für
das elektrische Zusammenschweißen
von solchen Schichten, gefolgt von einer elektrischen Unterbrechung
einer solchen Verbindung, um zwei gegenüberliegende Elektroden mit einem
variierenden Abstand zu formen, in welchem eine weitere leitende
Brücke
(in Form eines Filaments) ausgebildet wird (unter Anwendung einer
entsprechenden Spannung), gefolgt von einer weiteren Unterbrechung
der so verbundenen Elektroden, um eine neue Spalte mit einer vorgegebenen
Breite zwischen den Elektroden aufzubauen, in der die Elektroden
für ein
Deaktivieren bereitgestellt werden.
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Auch
wenn dieser Prozess zufriedenstellend ist, ist er ziemlich kompliziert
und führt
zu Elektrodenspalten, welche sich zumindest leicht von Produkt zu Produkt
unterscheiden (ein Problem für
die Qualitätskontrolle).
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Daher
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges und
einfaches Verfahren für
die Herstellung von deaktivierbaren Etiketten mit höchstem Qualitätsanspruch
zur Verfügung
zu stellen, die einen Schwingkreis mit einem hohen Q-Faktor aufweisen,
und die eine so klein wie möglich
gehaltene, materialfreie Distanz (Deaktivierungsbereich) zwischen
zwei gegenüberliegend
angeordneten Kondensatorenplättchen
besitzen. Das Verfahren muss reproduzierbar sein und zu gleichförmigen Produkten
mit höchstem
Qualitätsanspruch
führen,
wobei ein Minimum an Materialausschuss entstehen soll.
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Die
vorstehend genannte Aufgabe der Erfindung wird in überraschend
einfacher Weise erfüllt,
indem die erfindungsgemäßen Schritte
gemäß Patentanspruch
1 durchgeführt
werden.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
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Die
Erfindung führt
zu einem besseren Verständnis
und die weiteren Aufgaben, als die vorstehend aufgeführten, werden
offensichtlich, wenn man die nachfolgende Beschreibung in den Einzelheiten zur
Kenntnis nimmt. Die Beschreibung nimmt Bezug auf die anhängenden
Zeichnungen, welche zeigen:
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1 ist
ein schematisches Ablaufdiagramm von dem Verarbeitungsablauf gemäß der vorliegenden
Erfindung, und die
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2–7 zeigen
schematisch die verschiedenen, aufeinander folgenden Schritte, die
für die
Herstellung eines deaktivierbaren Resonanzetiketts gemäß der vorliegenden
Erfindung ausgeführt werden.
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Wie
mit den Zeichnungen dargestellt ist, werden die gegenüberliegend
angeordneten, leitenden Schichten mit einer Trägerschicht aus einem dielektrischen
Material zunächst
kurzgeschlossen, indem ein beheiztes Werkzeug mit einem kleinen
Durchmesser angewendet wird, wodurch das dielektrische Material
in dem Kurzschlussbereich abgetragen und die eine der leitenden
Schichten permanent deformiert wird. Eine solche Deformierung ist
aufgrund der Formbarkeit des Metalls möglich (wie zum Beispiel Aluminium),
das die leitenden Schichten ausbildet. Wenn die Bildung des Kurzschlusses
erfolgt, wird auch die andere leitende Schicht leicht verformt (eingedrückt), wie
in den 3 bis 5 dargestellt ist. Die leitenden
Schichten, vorzugsweise die gegenüberliegend angeordneten Kondensatorenplättchen, werden
somit durch eine leichte Druckausübung gegen eines der Plättchen mit
dem genannten, beheizten Werkzeug solange kurzgeschlossen, bis ein schwacher
Kurzschluss zwischen den beiden Kondensatorenplättchen erreicht wird. Bedingt
durch das beheizte Werkzeug wird das dielektrische Material zwischen
den gegenüberliegend
angeordneten, leitenden Schichten in dem Bereich des Kurzschlusses abgeschmolzen
und aufgelöst.
Eine Kurzschlussauswirkung wird folglich zwischen den Plättchen erhalten,
ohne dass zwischen diesen irgendein dielektrisches Material übrig bleibt.
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Daher
wird der Kurzschluss über
die Form des Werkzeugs, die Temperatur, den Zeitraum, in welchem
das Werkzeug mit dem Kondensatorenplättchen in Kontakt ist, und über das
Gewicht des Werkzeugs bzw. über
die Druckausübung
des Werkzeugs präzise
gesteuert, wogegen alle Parameter elektronisch und mechanisch gesteuert
werden.
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Ein
Gewicht von 200 g und eine Temperatur des Werkzeugs von 400°C in Verbindung
mit einer Zeitraumanwendung von 1,2 Sekunden haben sich in Tests
als erfolgreich erwiesen, um eine stabile und genaue Kurzschlussauswirkung
zustande zu bringen.
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Nachdem
der Kurzschluss zwischen den beiden Metalloberflächen (Kondensatorenplättchen)
erfolgt ist, wird die Kurzschlussauswirkung mithilfe einer elektronischen
Messung überprüft. Diese
Messung kontrolliert, ob eine ausreichende Kurzschlussauswirkung
erzielt worden ist. Für
den Fall, dass sich der Kurzschluss nicht zufriedenstellend ausgewirkt hat,
wird das Produkt als schadhaft verworfen. Wenn die Messung zeigt,
dass die Kurzschlussausführung für gut befunden
wird, werden die zwei Metallschichten in einer speziellen Crimpzone
gecrimt, um einen kompletten Schwingkreis zu formen, was somit der Etikette
die gewünschte
Frequenz verleiht (der Crimpanschluss verbindet eine der leitenden
Schichten mit der gegenüberliegenden,
leitenden Schicht nach einer allgemein bekannten Technik.
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Anschließend wird
die Kurzschlussauswirkung mechanisch beseitigt, wie beispielsweise
in den 5–7 schematisch
dargestellt ist. Es wird elektronisch überprüft, ob die Kurzschlussauswirkung
abgetragen worden ist. Die Produkte mit nicht entfernbaren oder
nicht entfernten Kurzschlussauswirkungen werden als defekte Produkte
verworfen.
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Der
hierin beschriebene Entwicklungsprozess gewährleistet, dass:
- – kein
dielektrisches Material zwischen den Kondensatorenplättchen in
dem Deaktivierungsbereich verbleibt;
- – die
zwei Kondensatorenplättchen
ganz nah zusammengebracht werden, wie beispielsweise bis etwa 1 μm;
- – der
Resonanzschwingkreis einen hohen Q-Faktor aufweist;
- – das
Verfahren reproduzierbar ist;
- – das
Verfahren ein gleichmäßiges/genaues
Endprodukt ergibt;
- – das
Reaktivierungsrisiko getestet ist und für in Ordnung befunden wurde;
- – die
Oxidationsschicht auf den zwei Metalloberflächen über das Kurzschlussverfahren
abgestoßen
worden ist, insbesondere, wenn die Kurzschlussauswirkung während des
beschriebenen Herstellvorgangs beseitigt wird, so dass der vorbereitete
Deaktivierungsbereich oxidfrei bleibt, was zu einer verbesserten
Deaktivierung führt,
als dies bei den bisher bekannten Verfahren der Fall ist.
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2 zeigt
ein Querschnittsteilstück
von einer Etikette, die für
eine einfache Deaktivierung mit einer ersten leitenden Schicht 1 (zum
Beispiel mit 10 μm
Aluminium), einer Trägerschicht 2 aus
dielektrischem Material (zum Beispiel mit 20 μm Polypropylen) und mit einer
zweiten leitenden Schicht 3 (zum Beispiel mit 50 μm Aluminium)
bereitgestellt wird.
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3 stellt
dar, wie ein Kurzschluss zwischen den leitenden Schichten 1 und 3 mithilfe
eines beheizten Werkzeugs 4 erzeugt wird, der die Schicht 1 permanent
deformiert und die Schicht 3 nach außen drückt, und der das dielektrische
Material 2 abschmelzen und auflösen lässt.
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4 zeigt,
wie der Kurzschluss in den zwei leitenden Schichten 1 und 3 (Kondensatorenplättchen)
unter Anwendung einer Messeinrichtung 5 überprüft wird.
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Nach
der Überprüfung und
der Crimpprägung
in den zwei leitenden Schichten, wird die in 5 bis 7 dargestellte
Kurzschlussauswirkung mit einem geeigneten Gerät 6 mechanisch abgetragen.
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6 zeigt
eine teilweise abgetragene (noch nicht durchgängig abgetragene) Kurzschlussauswirkung,
und 7a stellt die komplett beseitigte
Kurzschlussauswirkung dar, welches zu einer schmalen, materialfreien
Spalte 7 zwischen den Kondensatorenschichten 1 und 3 geführt hat.
Nach der Überprüfung (mit
einer geeigneten Einrichtung 8), ob die Kurzschlussauswirkung
komplett entfernt wurde, ist die Etikette zum Einsatz bereit (und
zur späteren Deaktivierung).