CN1307712A - 由纸构成并带有集成电路的基板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由纸构成的基板,该基板至少具有一个由半导电有机聚合物构成的集成电路(3)。在用作集成电路(3)的基底材料时,这种半导电有机聚合物允许直接生产需要厚度的基板(1),可以消除对支撑层和或/保护层的需要,与包括硅型集成电路(3)的基板相比,可以降低基板(1)的成本价格。

Description

由纸构成并带有集成电路的基板
本发明涉及由纸构成并至少带有一个集成电路的基板。
这种基板可以从德国专利申请DE-19601358中了解到，这种基板用于安全文件和钞票，以防止伪造和欺诈。这种已知基板包括引入该基板中并含有预定的数据的集成电路。这种IC非接触式可读，与基板以不可拆方式结合。用于这种基板的IC是常规IC，即已知的硅型IC。原始制造的芯片尺寸通过腐蚀或抛光减小，所以芯片具有在其引入纸制品时希望的厚度。为了防止对晶体电路的损伤，采用支撑层加固IC，支撑层也用于定位IC。另外，IC上覆盖有耐化学物保护层。这种已知硅芯片缺乏柔性是这种基板用作例如钞票和身份文件等安全纸时的一个缺点。此外，将包括在内的额外各层及制造合适尺寸用附加处理步骤导致了这种基板成本价格的上升。
本发明的目的是提供一种用于安全文件、钞票等的纸制基板，其中引入了集成电路，基板没有上述缺点。
根据本发明，利用上述基板可以实现本发明的目的，其中集成电路包括半导电有机聚合物。这意味着电子电路设置于聚合物材料中，其成分设计为赋予其特殊功能。这种聚合物芯片非常柔韧，因此特别适用于例如钞票等安全文件。甚至由半导电有机聚合物构成的芯片有明显的褶痕，也不会妨碍芯片的功能。此外，可以直接按希望的尺寸特别是厚度尺寸制造聚合物IC，这种芯片的成本比硅型芯片目前最低价格大约降低10％。
在聚合物芯片中，主要由其上将淀积半导体聚合物材料的非导电支撑件决定整个集成电路的厚度。较好是采用高机械强度的绝缘体：具有强内分子和外分子相互作用的塑料特别适用于这种目的。
采用这种IC作安全纸中的安全标记，类似的各条可以提供新的强有力保护，是由于制造这种IC对于伪造者来说太复杂，一般远远超过他们的知识和能力。
就本申请而言，应理解，纸是指由自然或合成纤维构成的纸及现今可以由塑料膜制的“纸”，这种纸用于制造安全纸、钞票等的纸张。
集成电路可以有一个或多个，并可以根据需要的功能进行调节。例如，对于一定操作来说，可以引入两个或多个相同的聚合物芯片，以便在这种芯片之一失效时，基板和/或由其制造的最终产品仍可以使用。
有机聚合物较好是选自共轭聚合物，特别是选自低聚并五苯、聚(噻吩基乙烯)或多-3烷基噻吩。Brown等人在Science  270第972-974(1995)页中介绍了由这些材料之一制造的IC。
正如所属领域的技术人员可以理解的，用于本发明的塑料IC包括半导电聚合物层内的不同聚合物附加层。例如，基板可由聚酰亚胺制备，其上可以形成聚苯胺块，用作源极和漏极。在其上面存在半导电聚合物层，例如包括聚(噻吩基乙烯)。该层由例如聚乙烯苯酚等绝缘层覆盖，而聚苯胺上层为最上层，用作栅极。
在根据本发明基板的一个实施例中，正如现有技术已知的，集成电路非接触式可读，数据传输由感应或容性方式进行。
在感应读出的情况下，线圈需要电流供应，不得不导电连接到IC；由此可以远距离读取。为了能够近距离读取，需要IC接触导体，其中该导体与测量装置一起形成电容，由此电流供应和读取成为可能。
根据本发明基板的另一优选实施例，基板包括与集成电路连接的导电安全线，所说安全线用作读取和供应电流的直接触点和间接触点。在其优选实施例中，金属化安全线，以提供需要的导电性，聚合物IC的位置除外，在此金属淀积中断。在直接供应电流的情况下，金属必须够得着。能够够得着的可能方式包括引入基板的安全线及引入基板的安全线和通过所谓的窗口够得着的金属部分。有利的是，一个或多个集成电路是安全线自身的一部分。该安全线的厚度可适应基板的希望用途例如用于钞票。对于钞票纸张来说，纸基板的厚度通常在高达100微米的范围内。这种情况下，安全线的厚度优选在该基板厚度的15-60％的范围内。如果纸基板具有不同厚度，例如用于如护照等身份文件时，采用最小厚度大约为10微米的安全线。100微米以上的厚度对于安全纸来说无意义。安全线形式的聚合物IC的优选实施例提供了容易被公众识别的安全特征。包括集成电路的安全线可另外包括大量其它特征，例如染料、荧光或磷光材料、发光材料和印刷标记。
也可以用有机导电聚合物给芯片提供电流，尽管直接接触的情况下，这些聚合物的机械接触特性目前仍离所期待的有距离。
欧洲专利申请EP-A-0753623中提出了一种由导电聚合物构成的简单安全线。这种安全线仅具有导电性，不具备半导体性，因此不可能以与引入了集成电路的导电聚合物线可比的方式施加和存储编码。根据本发明包括集成电路的安全线例如可通过在纸制品中、窗口中完全引入或集成或通过贴到文件的表面上按常规方式设置。如果需要防止化学侵蚀，则可以在芯片的导电有机聚合物上加一层耐化学物不导电保护层。
象上述德国专利申请中的硅芯片情况一样，聚合物芯片不必每个都完全引入纸张中。作为代替，聚合物IC也可以利用贴金属箔、全息图、其它光有源元件等的常规技术设置于基板的表面上。
有利的是集成电路自身也可以构成金属箔、补片、全息图或活动图等所有光有源元件的一部分，设置在基板上或中作为附加安全特征。像对安全线的上述介绍一样，根据另一优选实施例，还可以按这些元件的两种不同导电部件用于直接和容性读取和电流供应的方式，加工这种光有源元件。导电部件可由金属、导电聚合物或它们的复合物构成。
为保护的目的，集成电路可以包括预编程的编码，这种编码在芯片引入基板前加入。
有利的是，集成电路包括其中引入该电路的基板的固有性质的编码。
按目前现有技术状态，聚合物IC仅可以在一个方向使用，即，它可以被一次写入或编程。在IC中存储编码的优选方式是采用由密码术导出的技术。然后，按加密方式将真正的编码存储在IC中，在不知道密码的情况下无法译码。所以，即便非法得到未写入的芯片，密码构成了防止伪造者在安全文件上加信息并读出该信息的强有力的实际坚固堡垒。如以下将具体介绍的，如果IC变成安全文件的一部分后，进行芯片的任意部分编程，则可以进一步改进保护功能。
聚合物芯片的形状并不重要。目前，如果在合理数量的比特将存储在IC中，则大约1mm的矩形尺寸代表了表面尺寸的下限。4mm×6mm的矩形IC目前大约存储48位，即2位/mm2。聚合物芯片的表面尺寸比例(即长与宽)较好不应超过10∶1，是由于给定较大比例的芯片会产生不希望的累积。小尺寸IC提供了用现有技术常用的附加特征覆盖芯片的可能性。这种附加特征的尺寸一般比聚合物IC的尺寸大。所以也可以在不影响安全纸外观的情况下，采用具有足够存储大量数据的存储能力的更大ICs。如果具有另外安全标记的芯片一起设置在安全纸上，则需要保证对芯片的读取和电流供应不受这种附加安全特征的影响。
根据本发明包括聚合物IC的基板用作例如钞票、护照、身份证和证券等其它安全文件中的安全纸。
这种便宜的集成电路的开发，为防止安全文件的伪造、开始安全纸中的全新电子装置(电子条码)提供了大量新的可能性。
使用IC作将要介绍的文件中的安全特征的例子对于钞票来说有许多可能性，但对于例如护照、身份证等其它类型的安全文件来说，存在同样的可能性
第一种可能性涉及纸制基板中采用完全编程的IC。如果希望加密形式，对于钞票来说，IC包含一个或多个编码。这种信息可以包括产品的面值、国家、设置和/或时间、数量等。对于特定面值的钞票来说，每个芯片上的信息基本上相同，即面值、国家、和纸张制造者和/或印刷者相同，可以部分不同，即制造时间、制造数量、有时纸张制造者和/或印刷者不同。
利用由独特编码(第一编码)和附加第二编码部分预编程的芯片，可以实现更特殊的保护。第二编码是第一编码的加密译码。利用第一密码进行加密。在验证时，读取第二编码，利用第二密码验证与第一编码的加密关系。第二编码可以在芯片设置于基板上之前或之后加于芯片上。例如WO-A-97/24699中介绍了这种加密系统。
在这种已知系统中，标的物的固有特征被编码、加密和解密。对于钞票来说，表面特征占特殊位置，被编码、加密和存储为钞票上的印刷图案。在验证时，利用第二密码比较印刷图案和表面特征。
现有技术中，采用许多其它特征及衬底上任意分布的特征作为安全文件的保护措施，参阅WO-A-91/19614(纤维取向)、GB-A-230407(反射片)、US-A-4218764(磁性颗粒或纤维)及WO-A-87/01845(导电纤维)。在所有这些情况下，文件上的任意及因此得到的独特特征用于验证。至今，还没有合适的芯片用于纸基板，以存储(加密)编码，因此被编码的特征总是例如在文件自身外等按其它方式存储，或印刷在文件中或上，或磁性记录在其中。用于根据本发明的基板的聚合物芯片从技术上可以在文件内使用这些保护特征，并将它们存储于文件内。
在钞票的预定区域任意分布的荧光纤维的荧光性是合适特征。然而，可以测量和任意分布在纸中和纸上的其它特征都可以采用。一个条件是所用特征必须在文件的整个寿命过程中稳定，是指原则上说任何与例如污染、沾污、褶叠等使用进程非常相关的特征都不合适。
如果必要，钞票上确定任意特征的相关部分的坐标和必须检测表面的取向等都可以存储在芯片中。所以，在验证钞票时，可以沿预定路径测量特殊参数，或得到整个钞票的图像，但仅利用在预编码坐标处发现的数据进行判别。这种测量的结果与类似参照相同位置处相同特征的存储编码进行比较。根据可以任意加密的这种比较，产生剔除或接受信号。
根据本发明带有聚合物IC的基板另外可以包括例如水印、安全线、光有源元件和特殊化学性质、微观印刷点等常规安全特征，可采用标准技术确定这些特征。
本发明还涉及包括由半导电有机聚合物构成的集成电路的安全线或光有源元件。
下面的例子示出了本发明。这种情况下，文件中特殊部分的特殊荧光特征用作例子。许多钞票带有大量发射不同颜色光的强荧光纤维。这些纤维任意分布在整个文件中。预定位置处的各种纤维的局部荧光可以在制造文件时，即文件印刷期间，任意按加密方式被编码并数字化存储在芯片中。在验证时，再利用存储在芯片中的坐标和取向，读出希望的区域，结果进行相互比较，然后表明剔除或接受。对于每个不同钞票来说，所说坐标和取向一般不同，结果对所说文件的验证完全是唯一的，是由于对于该文件来说任意特征和坐标是唯一的。以此方式，每个不同钞票的芯片含有特殊编码表示所说钞票特殊部分的独特标记。固有特征的编码可以按加密或非加密形式存储。
如以上所介绍的，根据本发明的基板的应用不限于钞票。对于例如护照和身份文件等其它应用来说，合法持有者的部分生物特性可用于产生然后存储在文件的IC中的数字编码。一个这样的例子可以是合法持有者的数字照片的编码部分，将被数字化的该部分由对每种文件来说特殊的编码参数决定。对于上述给定例子，整体来说，文件验证需要照片的存储编码和实际读出的编码彼此匹配。也可以采用生物学参数，例如其指纹或身体构件，然后以编码方式存储在聚合物芯片中。这里要编码、存储的特征也必须稳定。
为进一步展示本发明，下面参照附图，其中：
图1示出了根据本发明的钞票的一个实施例的示意平面图；
图2示出了沿线I-I穿过图1所示钞票的剖面图；
图3示出了根据本发明的钞票的另一实施例的示意平面图；
图4示出了用于图3所示的钞票的光有源元件的放大示图；
图5示出了穿过图4所示光有源元件的剖面图；
图6示出了穿过本发明的钞票的再一实施例的剖面图；
图7示出了带有聚合物芯片的安全线的再一实施例；
图8示出了带有聚合物芯片的光学有源元件的另一实施例；
图9示出了安全线和光有源元件的复合情况；及
图10以剖面图方式示出了根据本发明的安全线的再一实施例。
应注意，以下要讨论的图中，相同的元件用相同的标号。
图1示出了由纸制成的钞票1。钞票1包括含有由半导电有机聚合物的导芯片3和例如导电金属部件4等的安全线1。另外，钞票1包括同样由半导电有机聚合物构成的第二芯片3’。从图2的剖面图可以看出，安全线2设置在纸5上，而第二聚合物芯片3’嵌在纸制品5内。嵌埋的芯片3’与一个导体或线圈接触，以提供需要的电流和读出。
图3示出了钞票1的另一实施例，其中也含有聚合物芯片和导电部件4的安全线2引入纸片中。如果需要，通过窗口6接触导电部分4的各部分，以形成直接电接触。图3示出的钞票1也包括第二芯片3’，这种情况下，位于光有源元件7之下。光有源元件7包括由绝缘的即不导电的条9隔开的导电部件8。无论是通过容性耦合直接还是远距离耦合，芯片3’则可通过导电部件8被读和供电。如果做容性读出，导电部件上可以覆盖化学惰性层。如果需要直接接触，都可以按使IC和导体受保护的方式覆盖导体的一部分和整个部分9，而导体的其它部分仍保持直接接触。
图4示出了带有芯片3’的光元件7的放大示图，而图5示出了穿过这种光元件7的剖面图。
图6示出了施加于纸5上带有由半导电有机聚合物构成的芯片3和导电部件4的安全线2的再一实施例。该实施例中，安全线2的聚合物芯片和导电部件4的某些部分由耐化学的非导电材料层10保护。如果采用容性耦合，则保护层10可以覆盖整个安全线。
图7示出了根据本发明的安全线的再一实施例，其中芯片3不构成安全线自身的一部分，而是与之相邻。安全线2的导电部件4借助绝缘块4彼此电绝缘。芯片3通过导体12与安全线的有关导电部件4连接。
图8中示出了用于光有源元件的同类实施例。导体12提供光有源元件的导电部件8和聚合物芯片3’间的电触点。
图9示出了安全线2与光有源元件7的组合，安全线的金属部件4与光有源元件7的金属部件8电触点。由半导电有机材料制成的芯片3’位于光有源元件7之下。
图10示出了根据本发明的安全线的再一实施例。该实施例中，安全线由芯片3和导电部件13构成，芯片3和导电部件13都由导电聚合物构成。安全线设于纸5上。聚合物芯片3由耐化学材料层10保护，其上(部分)还覆盖有导电聚合物13。为了确保非常好的供电和读取，可以在绝缘材料层10之后出设置金属块14，金属块14与导电有机聚合物13电连接。
在采用容性耦合的系统的情况下，保护层可以加于金属部件14和耐化学层10上。

Claims (17)

1.一种纸制且至少带有一个集成电路的基板，其特征在于，集成电路(3，3’)包括半导电有机聚合物。
2.根据权利要求1的基板，其特征在于，所说有机聚合物选择自共轭聚合物。
3.根据权利要求1或2的基板，其特征在于，所说有机聚合物选自低聚并五苯、聚(噻吩基乙烯)或多-3烷基噻吩。
4.根据前述一项权利要求的基板，其特征在于，所说所说集成电路是非接触式可读IC，可以感性或容性地读出。
5.根据权利要求1-3中一项的基板，其特征在于，所说基板包括与集成电路(3)连接的导电安全线(2)，其中安全线(2)用作读出操作和电流供应的触点。
6.根据权利要求5的基板，其特征在于，所说集成电路(3)构成安全线(2)的一部分。
7.根据权利要求4或5的基板，其特征在于，所说安全线(2)的厚度在基板厚度的5-60％的范围内。
8.根据权利要求1-4中一项的基板，其特征在于，所说集成电路(3’)构成例如金属箔、全息图或活动图等光有源元件(7)的一部分。
9.根据前述一项权利要求的基板，其特征在于，所说集成电路包括在基板中引入集成电路前施加的预编程编码。
10.根据前述一项权利要求的基板，其特征在于，所说集成电路包括基板固有特征的编码，该编码在制造了基板后设置于集成电路中。
11.根据权利要求9或10的基板，其特征在于，所说编码是加密编码。
12.根据前述一项权利要求的基板，其特征在于，所说基板包括附加安全特征。
13.根据权利要求12基板，其特征在于，所说附加安全特征选自染料、荧光材料、发光材料或磷光材料。
14.包括前述一项权利要求的基板的安全纸。
15.包括前述权利要求1-13之一的基板的安全文件。
16.安全线(2)，包括支撑由半导电有机聚合物构成的集成电路(3)且带有用于集成电路的电接触的绝缘支撑件(5)。
17.光有源元件(7)，包括由半导电有机聚合物构成的集成电路(3’)，并具有用于集成电路的电接触(8)。
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