DE10012204A1 - Einrichtung zum Kennzeichnen von Stückgut - Google Patents

Einrichtung zum Kennzeichnen von Stückgut

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung (4) zum Kennzeichnen von Stückgut (2), insbesondere Briefmarke, die einen elektronischen Schaltkreis (6) zur Speicherung sowie zur Aus- und/oder Eingabe von Daten enthält, der ausschließlich aus polymeren Werkstoffen aufgebaute aktive elektronische Bauelemente umfasst.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Kenn­ zeichnen von Stückgut, insbesondere von Stückgut, das zum Versenden auf dem Postweg vorgesehen ist.
Stückgut, das auf dem Postweg versendet werden soll, ist in der Regel nur mit einem Nachweis für die Entrichtung der zum Versenden erforderlichen Gebühren - Briefmarke oder Stempel­ aufdruck - sowie mit schriftlichen Informationen über Sender- bzw. Empfängeradresse versehen. Weitere Identifikations- oder Kennzeichnungsmerkmale sind nicht vorgesehen, so dass das Auffinden eines verloren gegangenen oder fehlgeleiteten Post­ gutes erheblich erschwert ist und erst durch umfangreiche und wenig erfolgversprechende Nachforschungen möglich ist. Des Weiteren enthält das beim Empfänger angekommene Postgut kei­ nerlei Information über die Umwelteinflüsse, denen es während des Transports ausgesetzt war, was für den Empfänger beson­ ders bei empfindlicher oder verderblicher Ware eine wesent­ liche Information darstellen würde.
Zur Kennzeichnung von Gütern ist es prinzipiell bekannt, diese mit so genannten "Tags" zu versehen, bei denen in einem elektronischen Schaltkreis zur Identifikation des Stückgutes relevante Daten gespeichert sind und von dazu geeigneten Le­ segeräten ausgelesen werden können. Eine besondere Bedeutung haben in jüngster Zeit sogenannte RFID(radio frequency iden­ tification)-Transponder erlangt, bei denen für die Datenüber­ tragung ein kontaktloser Datenträger (Transponder) verwendet wird, der als Sende- und Empfangselement eine Spule bzw. eine Mikrowellenantenne enthält. Bei einem solchen Transponder, wie er beispielsweise aus der internationalen Patentanmeldung WO 96/07938 bekannt ist, ist auf einer Kunststofffolie aus Polyester oder Polyimid ein elektronischer Schaltkreis auf­ gebracht. An den Schaltkreis ist eine Antenne, beispielsweise ein dünner Bonddraht, angebondet. Der elektronische Schalt­ kreis enthält einen Speicher, der mit einem geeigneten Lese/Schreibgerät berührungslos ausgelesen oder beschrieben werden kann. Zum Schutz gegen Umwelteinflüsse sind der elek­ tronische Schaltkreis sowie die Antenne von einer organischen Schutzschicht überzogen.
Die bekannten Transpondersysteme sind jedoch aufgrund der zu ihrer Herstellung erforderlichen unterschiedlichen Herstel­ lungstechniken - Herstellung des aus Halbleiterelementen auf­ gebauten elektronischen Schaltkreises, Einbetten des Schalt­ kreises (Chip) in ein Trägersubstrat, Bondverfahren zum Kon­ taktieren des Chips mit der Antenne - nur durch aufwendige abgestufte Fertigungsverfahren herzustellen, so dass ihr Ein­ satz auf Massenartikeln, beispielsweise normale Postsendun­ gen, aus Kostengründen nicht praktikabel ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrich­ tung zum Kennzeichnen von Stückgut anzugeben, die einfach und kostengünstig herzustellen ist und die sich auch zur Kenn­ zeichnung von vergleichsweise billigen Artikeln und insbeson­ dere von Postgut eignet.
Die genannte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einer Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Durch die Verwendung eines elektronischen Schaltkreises zur Speicherung sowie zur Aus- und Eingabe von Daten, der aus­ schließlich aus polymeren Werkstoffen aufgebaute aktive Bau­ elemente enthält, ist es möglich, die Einrichtung in einem einzigen Fertigungsprozess herzustellen, dessen Fertigungs­ schritte die Herstellung des gesamten Systems als auch die Produktion der für den elektronischen Schaltkreis erforder­ lichen logischen Bauelemente - in der Regel Feldeffekt-Tran­ sistoren - in aufeinander folgenden und technologisch zu­ sammengehörenden Arbeitsgängen ermöglicht.
Die Erfindung beruht dabei auf der Grundüberlegung, dass es grundsätzlich möglich ist, organische Feldeffekt-Transistoren auf der Basis von leitenden und halbleitenden Kunststoffen zu realisieren, die den wesentlichen Vorteil haben, dass sie ohne konventionelle und aufwendige Herstellungsverfahren, wie sie in der Halbleitertechnologie zum Einsatz gelangen, her­ gestellt werden können.
Vielmehr kommen einfachste Herstellungsprozesse zum Einsatz, die eher Parallelen zu bekannten Folienbeschichtungsverfahren aufweisen. Im Gegensatz zu elektronischen Schaltkreisen auf der Grundlage der Siliziumtechnologie, in denen das Basis­ material Silizium einen wesentlichen Kostenfaktor darstellt, sind die zur Herstellung von aus polymeren Werkstoffen auf­ gebauten Transistoren erforderlichen Foliensubstrate äußerst kostengünstig. Alle Bauelemente, die zur Herstellung eines solchen Transponders notwendig sind, können einschließlich der elektronischen Bauelemente unmittelbar auf dem Folien­ substrat hergestellt werden. Solche aus polymeren Werkstoffen aufgebaute Transistoren sind beispielsweise aus der US-PS 5,347,144 oder aus Science, Vol. 270, Nov. 1995, Seiten 972 bis 974, bekannt.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung mit einer Antenne zum Empfangen und/oder Senden von Daten versehen. Sie besitzt dann die Funktionali­ tät eines Transponders, der nach Aktivierung mittels einer geeigneten Sende/Empfangseinrichtung drahtlos die im elektro­ nischen Schaltkreis codierten Informationen überträgt.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, die im elektronischen Schaltkreis gespeicherten Informationen durch direkte Kontak­ tierung auszulesen. Hierzu ist die Einrichtung mit zumindest einem elektrischen Anschlusskontakt versehen, der zum Her­ stellen einer elektrischen Verbindung mit einem elektroni­ schen Steuergerät vorgesehen ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung um­ fasst die Einrichtung eine Energiequelle zum Versorgen des elektronischen Schaltkreises. Diese Energiequelle kann bei so genannten passiven Tags durch das zum Ansteuern der Einrich­ tung gesendete RF-Signal gebildet sein, bei dem ein Teil der Sendeleistung in einem Chipkondensator zwischengespeichert wird.
Alternativ hierzu ist es auch möglich, als Energiequelle ein optoelektronisches Bauelement, beispielsweise eine Fotodiode, vorzusehen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein so genanntes aktives Tag vorgesehen, das als Energie­ quelle eine eingebaute Batterie, vorzugsweise eine Folien­ batterie, enthält.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung auf einer ihrer Flachseiten mit einer Klebe­ schicht versehen. Durch diese Maßnahme kann sie problemlos auf das jeweilige Stückgut aufgebracht werden.
Insbesondere ist die Einrichtung mit einer auf einer ihrer Flachseiten optisch auslesbaren Information, insbesondere einem Barcode, versehen.
Der elektronische Schaltkreis kann als ROM oder RAM ausge­ staltet sein. Die im elektronischen Schaltkreis gespeicherten Informationen können neben einer fälschungssicheren Kenn­ zeichnung der Herkunft und Originalität auch noch codierte, insbesondere kryptografierte Informationen über Art und Wert des Inhalts umfassen. Des Weiteren können Informationen über den Absender des Postgutes sowie eine fälschungssichere elek­ tronische Unterschrift des Absenders gespeichert sein. Wei­ tere Informationen können den Adressaten des Postgutes sowie Informationen über die Beförderungsart und Beförderungs­ strecke umfassen. Außerdem ist es möglich, in einer als RAM ausgebildeten Einrichtung auch zusätzliche Informationen zu speichern, die den Transport und die Bedingungen des Transports umfassen. So können beispielsweise in jeder Verteiler­ station oder Sortiereinrichtung den Ort und den Zeitpunkt der weiteren Verteilung betreffende Informationen in der Spei­ chereinrichtung gespeichert werden. Außerdem können Informa­ tionen enthalten sein, die Vorschriften über den Transport und die Sicherheit des Postgutes betreffen.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der Er­ findung umfasst die Einrichtung zum Kennzeichnen von Stückgut einen Sensor zum Erfassen einer physikalischen oder chemi­ schen Messgröße. Der Sensor ist dabei entweder permanent ak­ tiv oder er wird nur an bestimmten Punkten der Transportkette aktiviert. Im ersteren Fall benötigt die Einrichtung eine autonome Energiequelle (aktives Tag). Im anderen Fall wird der Sensor nur an bestimmten Punkten der Transportkette akti­ viert. In diesem Fall wird keine autonome Energiequelle be­ nötigt und die Energie kann beispielsweise durch an diesen Punkten vorhandene Steuereinrichtungen, beispielsweise durch Senden eines RF-Signals, oder optisch bereitgestellt werden, um ein Aktivieren des Sensors sowie ein Speichern der von ihm in diesen Zeitpunkten jeweils zur Verfügung gestellten Mess­ werte zu ermöglichen.
Je nach Speicherplatz ist es dabei möglich, die vom Sensor jeweils erfassten analogen Messsignale nach einer Analog/­ Digitalwandlung komplett zu speichern, wobei die Messung in vorgegebenen Zeitabschnitten erfolgt. Alternativ hierzu ist es auch möglich, den jeweils anstehenden Messwert mit einem gespeicherten Wert zu vergleichen und lediglich festzustel­ len, ob der Messwert den vorgegebenen Messwert über- oder unterschreitet. In diesem Fall genügt zur Speicherung des Messwertes ein einziges Bit, so dass der Speicherplatzbedarf dementsprechend reduziert ist. Eine solche einfache Ja/Nein- Aussage ist beispielsweise dann ausreichend, wenn lediglich sichergestellt werden muss, dass eine vorgegebene Temperatur nicht überschritten ist oder ein "elektronisches Siegel", beispielsweise in Form eines dünnen Drahtes, nicht zerstört worden ist.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausfüh­ rungsbeispiel der Zeichnung verwiesen, in deren einziger Figur eine Einrichtung gemäß der Erfindung in einer schema­ tischen Prinzipdarstellung veranschaulicht ist.
Gemäß der Figur ist auf einem Stückgut 2, beispielsweise ein zum Versand vorgesehenes Paket, eine Einrichtung 4 an­ gebracht. Die Einrichtung 4 enthält einen elektronischen Schaltkreis 6, der zur Speicherung sowie zur Aus- und/oder Eingabe von Daten vorgesehen ist. Der elektronische Schalt­ kreis 6 enthält dabei als aktive Bauelemente aus polymeren Werkstoffen aufgebaute Transistoren.
Der elektronische Schaltkreis 6 ist im Ausführungsbeispiel an eine Antenne 8 angeschlossen, mit der in Form eines radio­ frequenten Signals 10 Daten zu einem Sende/Empfangssystem 12 gesendet oder von diesem empfangen werden können. Das Sende/­ Empfangssystem 12 ist zur Auswertung der empfangenen Daten oder zur Bereitstellung der zu sendenden Daten an einen Rechner 14 angeschlossen.
Der elektronische Schaltkreis 6 ist außerdem an Sensoren 16a, b angeschlossen, die zur Erfassung von Umwelteinflüssen dienen. Mit dem Bezugszeichen 16a ist ein Sensor veranschau­ licht, mit dem beispielsweise erfasst werden kann, ob das Paket 2 geöffnet worden ist oder nicht. Dies kann beispiels­ weise dadurch geschehen, dass der Sensor 16a ein gegen mecha­ nische Beschädigung oder Beanspruchung empfindliches Bau­ element, beispielsweise einen dünnen Draht, oder eine auf einen bruchempfindlichen Werkstoff, beispielsweise auf Glas, aufgedampfte Leiterbahn umfasst, deren elektrischer Wider­ stand durch Zerstören unendlich wird.
Der Sensor 16b ist beispielsweise ein Temperatur- oder Feuch­ tigkeitssensor, mit dem die Temperatur oder die Feuchtigkeit der Umgebung erfasst wird.
Zusätzlich oder anstelle der in der Figur dargestellten Sen­ soren können auch andere Sensoren vorgesehen sein, mit denen beispielsweise die Beschleunigung oder andere physikalische oder chemische Messgrößen erfasst werden können.
Der elektronische Schaltkreis 6 ist in so genannter Vollpoly­ mer-Technik aufgebaut, d. h. alle aktiven und passiven Bauele­ mente des elektronischen Schaltkreises bestehen aus leiten­ den, halbleitenden bzw. isolierenden polymeren Werkstoffen, wie dies beispielsweise in "Applied Physics Letters", Vol. 73, No. 1, Juli 1998, Seiten 108 bis 110, offenbart ist. Hierzu ist auf einem Foliensubstrat, beispielsweise auf Poly­ ester- oder Polyimidbasis, unter Verwendung einer leitfähigen Paste, beispielsweise ein mit Metallpartikeln gefülltes poly­ meres Bindemittel, eine ebene Antenne 8 mittels Siebdruck aufgedruckt. Ein ebenfalls in Drucktechnik aufgebrachter Kon­ densator ist mit der Antenne elektrisch leitfähig verbunden. Darüber befindet sich eine Schicht eines leitfähigen Poly­ mers, beispielsweise Polyanilin, die durch ein kontinuier­ liches Folienbeschichtungsverfahren, beispielsweise ein Tauchverfahren, aufgebracht ist. Diese Schicht dient als Elektrode für die Bauelemente mit Transistorfunktion. Das leitfähige Polymer ist durch Belichtung entsprechend der Erfordernisse des elektronischen Schaltkreises strukturiert, so dass Leiterbahnen in einer isolierenden Matrix entstehen, die dann als Gate-Elektrode in einem Bauelement mit Transis­ torfunktion dienen können. Darüber befindet sich eine isolie­ rende Polymerschicht, die als Gate-Dielektrikum für die im elektronischen Schaltkreis verwendeten Feldeffekttransistoren dient. Eine weitere darüber angeordnete organische Schicht übernimmt die Funktion des Halbleiters. Die elektronische Schaltung wird dann durch eine zweite leitfähige Schicht, die ebenfalls vorzugsweise aus einem leitfähigen Polymer besteht, vervollständigt. Durch eine Deckfolie wird die gesamte Anord­ nung mechanisch geschützt. Diese Deckfolie kann dann gegebe­ nenfalls in der Art von Briefmarken oder mit Werbung oder mit einem Barcode bedruckt sein. Das Foliensubstrat ist auf seiner Unterseite mit einer Klebeschicht versehen, die ein einfaches Anbringen der erfindungsgemäßen Einrichtung auf dem Stückgut ermöglicht.

Claims (16)

1. Einrichtung zum Kennzeichnen von Stückgut (2), insbeson­ dere Briefmarke, mit einem elektronischen Schaltkreis (6) zur Speicherung sowie zur Aus- und/oder Eingabe von Daten, der ausschließlich aus polymeren Werkstoffen aufgebaute aktive elektronische Bauelemente enthält.
2. Einrichtung nach Anspruch 1 mit einer Antenne (8) zum Emp­ fangen und/oder Senden von Daten.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 mit zumindest einem elektri­ schen Anschlusskontakt zum Herstellen einer elektrischen Ver­ bindung mit einem elektronischen Steuergerät.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Energiequelle zum Versorgen des elektronischen Schalt­ kreises (6).
5. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der als Energiequelle ein optoelektronisches Bauelement vorgesehen ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, bei der als Energiequelle eine Batterie vorgesehen ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, bei der die Batterie eine Folienbatterie ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die auf einer ihrer Flachseiten mit einer Klebeschicht versehen ist.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die mit einer auf einer ihrer Flachseiten optisch auslesbaren Information versehen ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, bei der die optisch ausles­ bare Information einen Barcode umfasst.
11. Einrichtung zum Kennzeichnen von Stückgut, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Sensor (16a, b) zum Erfassen einer physikalischen oder chemischen Messgröße.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, bei der als Sensor (16a, b) ein Temperatursensor vorgesehen ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 11, bei der als Sensor (16a, b) ein Feuchtigkeitssensor vorgesehen ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 11, bei der als Sensor (16a, b) ein gegen mechanische Beschädigung oder Beanspruchung emp­ findliches Bauelement vorgesehen ist.
15. Einrichtung nach Anspruch 11, bei der als Sensor (16a, b) ein Beschleunigungssensor vorgesehen ist.
16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15 mit einem Speicher zum Speichern der vom Sensor (16a, b) erfassten Mess­ werte.
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