BR102018006588A2

BR102018006588A2 - PASSIVE TAGS FOR ULTRA HIGH FREQUENCY IDENTIFICATION AND MANUFACTURING PROCESS

Info

Publication number: BR102018006588A2
Application number: BR102018006588-2A
Authority: BR
Inventors: Guilherme Petry Breier; Ismael Trindade Fraga; Luiz Kwiecinski Fernandez; Sérgio Roberto De Lima E Silva; Paulo De Tarso Mendes Luna; Guilherme Berzagui
Original assignee: Centro Nacional De Tecnologia Eletrônica Avançada S.A.
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2019-10-15

Abstract

a presente invenção descreve uma tag passiva de identificação por frequência ultra alta que compreende os seguintes componentes: chip ou módulo, fio metálico de antena, substrato de plástico, camada de plástico grosso, camada de plástico fino com dado gráfico, camada de plástico fino, camada cristal superior transparente e camada cristal inferior transparente. adicionalmente, revela um processo de fabricação do referida tag.The present invention describes an ultra high frequency passive identification tag comprising the following components: chip or module, antenna wire, plastic substrate, thick plastic layer, thin graphed plastic layer, thin plastic layer, transparent upper crystal layer and transparent lower crystal layer. further disclosing a manufacturing process of said tag.

Description

TAG PASSIVA DE IDENTIFICAÇÃO POR FREQUÊNCIA ULTRA ALTA E PROCESSO DE FABRICAÇÃO DO MESMOPASSIVE ULTRA HIGH FREQUENCY IDENTIFICATION TAG AND MANUFACTURING PROCESS

CAMPO DE APLICAÇÃO [0001] A presente invenção se aplica no campo de tags que promovem uma identificação automática através de sinais de rádio, recuperando e armazenando dados remotamente, ou seja, através do método RFID.FIELD OF APPLICATION [0001] The present invention applies in the field of tags that promote automatic identification through radio signals, retrieving and storing data remotely, that is, through the RFID method.

[0002] A presente invenção descreve uma tag que faz uso do método RFID em uma frequência ultra alta, conhecida como UHF, no qual o chip ou módulo e o fio metálico de antena estão sob um substrato plástico e inseridos em camadas de plástico laminado.[0002] The present invention describes a tag that makes use of the RFID method at an ultra high frequency, known as UHF, in which the chip or module and the metallic wire of the antenna are under a plastic substrate and inserted in layers of laminated plastic.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO [0003] Atualmente, quando se fala em tecnologias que utilizam a frequência de rádio para a captura de dados, ou seja, o método RFID, deve-se pensar que as mesmas podem estar em três frequências distintas: baixa frequência (LF), alta frequência (HF) e ultra alta frequência (UHF).BACKGROUND OF THE INVENTION [0003] Currently, when it comes to technologies that use the radio frequency to capture data, that is, the RFID method, it must be thought that they can be in three different frequencies: low frequency (LF ), high frequency (HF) and ultra high frequency (UHF).

[0004] A tecnologia mais usada para as aplicações de longo alcance, de 5 m a 15 m, é a tecnologia de ultra alta frequência (UHF).[0004] The most used technology for long-range applications, from 5 m to 15 m, is ultra high frequency technology (UHF).

[0005] As tags RFID UHF encontram-se comumente num formato de etiqueta, equivalente a um código de barra, para aplicações em automação de logística (Cadeia de embalagem de produto, gerenciamento de estoque, etc..) feitas em filme plástico fino ou ainda em papel. Mais recentemente, o mercado das etiquetas UHF estendeu-se para aplicações de logística específica, por exemplo em produto que necessitam uma etiqueta mecanicamente mais robusta, ou ainda para cartões de identificação pessoal de longo alcance, cartões[0005] RFID UHF tags are commonly found in a label format, equivalent to a bar code, for applications in logistics automation (product packaging chain, stock management, etc.) made in thin plastic film or still on paper. More recently, the market for UHF tags has been extended to specific logistics applications, for example in products that require a mechanically more robust tag, or even to long-range personal identification cards, cards

Petição 870180025936, de 29/03/2018, pág. 7/21Petition 870180025936, of 03/29/2018, p. 7/21

2/7 de acesso ou de transporte. Essas tags são montadas sobre um substrato de plástico laminado, por exemplo, do tipo PVC, e a presença de outras camadas plásticas conferem a rigidez desejada ao conjunto e permitem a inserção de dados gráficos e a proteção e/ou acabamento superficial definidos.2/7 access or transportation. These tags are mounted on a laminated plastic substrate, for example, of the PVC type, and the presence of other plastic layers give the desired rigidity to the set and allow the insertion of graphic data and the defined protection and / or surface finish.

[0006] A presente invenção propõe uma tag RFID UHF em substrato de plástico laminado, bem como o processo de fabricação associado e simplificado em comparação com o estado da técnica.[0006] The present invention proposes a UHF RFID tag on laminated plastic substrate, as well as the associated and simplified manufacturing process compared to the state of the art.

ESTADO DA TÉCNICA [0007] O documento americano US 8237622 B2 descreve uma folha de base que tem uma estrutura que associa de forma estável um chip com uma linha de antena, dispondo o chip e a linha da antena de tal maneira que estejam próximos uns dos outros, porém sem estarem eletricamente em contato.STATE OF THE TECHNIQUE [0007] The American document US 8237622 B2 describes a base sheet that has a structure that stably associates a chip with an antenna line, arranging the chip and the antenna line in such a way that they are close to each other. others, but without being electrically in contact.

[0008] Apesar do referido documento também proteger uma tag em ultra alta frequência que funciona com acoplamento indutivo entre o indutor conectado por contato e o fio metálico que serve de antena, o mesmo não especifica que o substrato é feito em plástico e que a antena é realizada através de um processo de ultrassom.[0008] Although this document also protects an ultra high frequency tag that works with inductive coupling between the contactor connected inductor and the metallic wire that serves as the antenna, it does not specify that the substrate is made of plastic and that the antenna is performed through an ultrasound process.

[0009] O documento US6892441 B2 descreve um método de deposição de uma fita condutiva e de um processo de impressão, em que a fita possui uma tinta condutiva que é transferida para um substrato por aquecimento local.[0009] US6892441 B2 describes a method of depositing a conductive tape and a printing process, wherein the tape has a conductive ink that is transferred to a substrate by local heating.

[00010] No referido documento a conexão do chip ocorre através de contato elétrico, se distanciando da presente invenção, em que o chip é acoplado indutivamente à antena e em que se usa fio condutor e não tinta condutiva.[00010] In said document the connection of the chip occurs through electrical contact, distancing itself from the present invention, in which the chip is inductively coupled to the antenna and in which conductive wire and not conductive ink is used.

Petição 870180025936, de 29/03/2018, pág. 8/21Petition 870180025936, of 03/29/2018, p. 8/21

3/7 [00011] O documento US 7546671 descreve um processo de fabricação de cartões smartcard sem contato/dual interface avançado, resolvendo problemas de conexão do fio de antena e o chip.3/7 [00011] US 7546671 describes an advanced contactless / dual interface smartcard card manufacturing process, solving connection problems between the antenna wire and the chip.

[00012] O referido documento não descreve explicitamente uma situação onde não seja necessário a conexão do chip e a o fio de antena, se distanciando da presente invenção que possui um acoplamento indutivo entre o chip e o fio de antena.[00012] Said document does not explicitly describe a situation where it is not necessary to connect the chip and the antenna wire, departing from the present invention that has an inductive coupling between the chip and the antenna wire.

[00013] O documento WO 2017006350 descreve uma tag ultra alta frequência com antena em fio metálico integrada em um substrato do tipo plástico.[00013] The document WO 2017006350 describes an ultra high frequency tag with metallic wire antenna integrated in a plastic type substrate.

[00014] No referido documento, o fio metálico e a antena possuem uma conexão direta aos terminais de circuito integrado (Cl), se distanciando da presente invenção que possui um acoplamento indutivo.[00014] In the referred document, the metallic wire and the antenna have a direct connection to the integrated circuit terminals (Cl), moving away from the present invention that has an inductive coupling.

[00015] Importante ressaltar que essa diferença destacada acima possui um impacto importante no processo de fabricação da tag, visto que elimina a necessidade de ter etapas de processo especificas para conexão do chip ao fio, como por exemplo, etapas de subprocessos necessárias à solda.[00015] It is important to note that this difference highlighted above has an important impact on the tag manufacturing process, since it eliminates the need to have specific process steps for connecting the chip to the wire, such as, for example, sub-process steps necessary for welding.

[00016] Dessa forma, percebe-se que a presente invenção se distancia dos documentos do estado da técnica aqui apresentados, visto que nenhum deles refere-se a tags que utilizam a frequência ultra alta (UHF) por acoplamento indutivo entre um módulo com indutor e um fio metálico de antena integrado em substrato de plástico, ou seja, sem a necessidade de conexão por contato do chip ao fio de antena.[00016] Thus, it can be seen that the present invention differs from the state of the art documents presented here, since none of them refers to tags that use ultra high frequency (UHF) by inductive coupling between a module with inductor and a metallic antenna wire integrated in a plastic substrate, that is, without the need for connection by contact of the chip to the antenna wire.

Petição 870180025936, de 29/03/2018, pág. 9/21Petition 870180025936, of 03/29/2018, p. 9/21

SÚMARIO DA INVENÇÃO [00017] A presente invenção descreve uma tag passiva de identificação por frequência ultra alta que compreende os seguintes componentes: chip ou módulo, fio metálico de antena, substrato de plástico, camada de plástico grosso, camada de plástico fino com dado gráfico, camada de plástico fino, camada cristal superior transparente e camada cristal inferior transparente.SUMMARY OF THE INVENTION [00017] The present invention describes a passive ultra high frequency identification tag comprising the following components: chip or module, metallic antenna wire, plastic substrate, thick plastic layer, thin plastic layer with graphic data , thin plastic layer, transparent top crystal layer and transparent bottom crystal layer.

[00018] Adicionalmente, a presente invenção revela um dos possíveis processos de fabricação da referida tag.[00018] Additionally, the present invention reveals one of the possible processes for manufacturing said tag.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [00019] A invenção poderá ser mais bem compreendida através da breve descrição das figuras a seguir:BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES [00019] The invention can be better understood through the brief description of the following figures:

[00020] A Figura 1 representa uma vista em perspectiva da tag passivo de identificação por frequência ultra alta;[00020] Figure 1 represents a perspective view of the passive identification tag by ultra high frequency;

[00021] A Figura 2 representa uma vista explodida da tag passiva de identificação por frequência ultra alta;[00021] Figure 2 represents an exploded view of the passive identification tag by ultra high frequency;

[00022] A Figura 3 representa uma vista frontal do substrato de plástico presente na tag passiva de identificação por frequência ultra alta;[00022] Figure 3 represents a front view of the plastic substrate present in the passive identification tag by ultra high frequency;

[00023] A Figura 4 representa um fluxograma do processo de fabricação da tag passiva de identificação por frequência ultra alta. No processo de fabricação dezenas de tags são fabricadas ao mesmo tempo a partir de painéis plásticos, para após prontas serem cortadas.[00023] Figure 4 represents a flow chart of the manufacturing process of the passive identification tag by ultra high frequency. In the manufacturing process, dozens of tags are manufactured at the same time from plastic panels, after being ready to be cut.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [00024] A presente invenção descreve uma tag passiva de identificação por frequência ultra alta que compreende os seguintes componentes: chip ou módulo (1), fio metálico de antena (2), substrato de plástico para suporte do fioDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [00024] The present invention describes a passive ultra high frequency identification tag comprising the following components: chip or module (1), metallic antenna wire (2), plastic substrate for supporting the wire

Petição 870180025936, de 29/03/2018, pág. 10/21Petition 870180025936, of 03/29/2018, p. 10/21

5/7 metálico de antena (3) , camada de plástico grosso para compensação da espessura do módulo ou chip (4), camada de plástico fino com dado gráfico (5) , camada de plástico fino para sustentação do módulo ou chip (6), camada cristal superior transparente para proteção mecânica (7) e camada cristal de proteção mecânica inferior (8).5/7 metallic antenna (3), thick plastic layer to compensate the thickness of the module or chip (4), thin plastic layer with graphic data (5), thin plastic layer to support the module or chip (6) , transparent upper crystal layer for mechanical protection (7) and lower mechanical protection crystal layer (8).

[00025] O referido chip ou módulo (1) contém um indutor que é acoplado indutivamente em um fio metálico de antena (2) incorporado ao substrato de plástico (3), formando deste modo, uma antena de longo alcance.[00025] Said chip or module (1) contains an inductor that is inductively coupled to a metallic antenna wire (2) incorporated into the plastic substrate (3), thus forming a long-range antenna.

[00026] A incorporação do fio metálico de antena (2) ao substrato de plástico (3) , se dá por meio de um processo baseado em ultrassom. O fio (2) é guiado na ponta de um bico, seguindo um movimento de velocidade constante no sentido do posicionamento desejado para o fio e seguindo um movimento oscilatório de frequência ultrassónica em sentido transverso à orientação do fio. O fio (2) é inserido no substrato de plástico devido ao deslocamento mecânico das moléculas do substrato em alta frequência (faixa ultrassónica).[00026] The incorporation of the metallic wire of the antenna (2) to the plastic substrate (3), occurs through a process based on ultrasound. The wire (2) is guided at the tip of a nozzle, following a constant speed movement in the direction of the desired positioning for the wire and following an oscillatory movement of ultrasonic frequency in a direction transverse to the wire orientation. The wire (2) is inserted into the plastic substrate due to the mechanical displacement of the substrate molecules at high frequency (ultrasonic band).

[00027] Esse método de acoplar indutivamente o chip ou módulo (1) ao fio metálico de antena (2) viabiliza um processo de fabricação mais simples da referida tag, em comparação com os processos tradicionais que exigem a conexão entre o chip e a antena, uma vez que não possui a necessidade de conexão com contato elétrico entre chip e antena.[00027] This method of inductively coupling the chip or module (1) to the metallic wire of the antenna (2) enables a simpler manufacturing process of the referred tag, in comparison with the traditional processes that require the connection between the chip and the antenna. , since it does not have the need for connection with electrical contact between chip and antenna.

[00028] O processo de fabricação presente na invenção aqui pleiteada possibilita a personalização de cada tag,[00028] The manufacturing process present in the invention claimed here allows the customization of each tag,

Petição 870180025936, de 29/03/2018, pág. 11/21Petition 870180025936, of 03/29/2018, p. 11/21

G/Ί escrevendo uma informação diferenciada na memória de cada chip (1) .G / Ί writing different information in the memory of each chip (1).

[00029] O referido processo de fabricação da tag compreende as seguintes etapas:[00029] The said tag manufacturing process comprises the following steps:

- a) Inserção do fio metálico de antena (2) sequencial em cada posição no substrato de plástico fino (3), conforme item al da Figura 4; furação da camada de plástico grosso (4) para abertura de espaço para o chip ou módulo (1) sequencial em cada posição, empilhamento da referida camada de plástico grosso (4) e da camada de plástico fino (6) de sustentação e inserção do chip ou módulo (1) nas cavidades criadas em sequência em cada posição na camada de plástico grosso (4), conforme o item a2 da Figura 4; e impressão do dado gráfico personalizado para cada posição na camada de plástico fino (5), conforme item a3 da Figura 4;- a) Insertion of the sequential antenna wire (2) in each position on the thin plastic substrate (3), according to item 1 in Figure 4; drilling the thick plastic layer (4) to make room for the sequential chip or module (1) in each position, stacking the said thick plastic layer (4) and the thin plastic layer (6) of support and inserting the chip or module (1) in the cavities created in sequence at each position in the thick plastic layer (4), according to item a2 in Figure 4; and printing of the personalized graphic data for each position in the thin plastic layer (5), according to item a3 of Figure 4;

- b) Empilhamento das camadas (2, 4, 5, 6, 7 e 8);- b) Stacking the layers (2, 4, 5, 6, 7 and 8);

- c) Prensagem e aquecimento do referido empilhamento;- c) Pressing and heating of said stack;

- d) Esfriamento do empilhamento;- d) Cooling of the stack;

- e) Gravação dos dados em cada chip ou módulo (1) e separação das tags.- e) Data recording on each chip or module (1) and tag separation.

[00030] No referido processo de fabricação, é inserido o fio de antena na camada de plástico grosso (4) usada para compensação de espessura do módulo ou se fura a camada de plástico fino (3) usada como substrato de antena, de forma a diminuir a espessura total da tag.[00030] In the aforementioned manufacturing process, the antenna wire is inserted into the thick plastic layer (4) used for thickness compensation of the module or the thin plastic layer (3) used as an antenna substrate is punctured, in order to decrease the total tag thickness.

[00031] A simplificação do processo fabril se dá pelo fato que a tag eletrônica presente na etiqueta não necessitar de uma conexão por contato à estrutura que compõe a antena (Fio metálico incorporado ao substrato de plástico), o mesmo se acopla, por campo magnético, ao fio[00031] The simplification of the manufacturing process is due to the fact that the electronic tag present on the label does not need a connection by contact to the structure that makes up the antenna (metallic wire incorporated to the plastic substrate), it is coupled, by magnetic field to the wire

Petição 870180025936, de 29/03/2018, pág. 12/21Petition 870180025936, of 03/29/2018, p. 12/21

7/7 de antena (acoplamento indutivo sem contato) incorporado ao substrato de plástico.7/7 antenna (inductive contactless coupling) incorporated to the plastic substrate.

[00032] As tags eletrônicas incorporadas nas etiquetas RFID se apresentam ou na forma de um circuito integrado de várias camadas, tendo uma ou várias camadas formando um indutor de acoplamento, ou na forma de vários circuitos integrados associados, um deles sendo o indutor de acoplamento e formando um módulo. A invenção é aplicável a ambos os casos.[00032] The electronic tags incorporated in the RFID tags are presented either in the form of a multi-layered integrated circuit, having one or more layers forming a coupling inductor, or in the form of several associated integrated circuits, one of them being the coupling inductor and forming a module. The invention is applicable to both cases.

[00033] Dessa forma, a presente invenção revela uma tag que promove uma identificação automática através de sinais de rádio e que se encontra na faixa de frequência ultra alta e em substrato de plástico, e também o processo de fabricação da referida tag.[00033] Thus, the present invention reveals a tag that promotes automatic identification through radio signals and that is in the ultra high frequency range and on a plastic substrate, as well as the manufacturing process of said tag.

[00034] A presente invenção foi revelada neste relatório descritivo em termos de sua modalidade preferida. Entretanto, outras modificações e variações são possíveis a partir da presente descrição, estando ainda inseridas no escopo da invenção aqui revelada.[00034] The present invention was revealed in this specification in terms of its preferred modality. However, other modifications and variations are possible from the present description, being still within the scope of the invention disclosed here.

Claims

1. Passive ultra-high frequency identification tag CHARACTERIZED by understanding: chip or module (1), metallic antenna wire (2), plastic substrate (3), thick plastic layer (4), thin plastic layer with graphic data (5), thin plastic layer with antenna wire (6), transparent top crystal layer (7) and transparent bottom crystal layer (8).

2. Tag, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the module or chip (1) is inductively coupled to the metallic antenna wire (2) through an inductor.

3. Tag, according to one of claims 1 or 2, CHARACTERIZED by the fact that the metallic antenna wire (2) is incorporated into the plastic substrate (3) through an ultrasound process.

4. Tag, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that the thickness of the chip or module (1) is compensated through the thick plastic layer (4).

5. Tag, according to claim 1, CHARACTERIZED by the fact that its mechanical protection is promoted through the transparent upper crystal layer (7) and the transparent lower crystal layer (8).

6. Process of manufacturing the passive identification tag by ultra high frequency CHARACTERIZED by the fact that it comprises the following steps:

al-a3) Insertion of the sequential antenna wire (2) in each position on the thin plastic substrate (3); drilling the thick plastic layer (4) for opening

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2/2 space for the sequential chip or module (1) in each position, stacking said thick plastic layer (4) and thin plastic layer with antenna wire (6) and inserting the chip or module (1) in the cavities created in sequence at each position in the thick plastic layer (4); and printing the personalized graphic data for each position on the thin plastic layer with graphic data (5);

b) Stacking the layers (2, 4, 5, 6, 7 and 8);

c) Pressing and heating of said stacking;

d) Cooling of the stack;

e) Recording of data on each chip or module (1) and separating the tags.