DE202005005909U1

DE202005005909U1 - Abschirmvorrichtung für dünne RFID-Systeme

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Publication number: DE202005005909U1
Application number: DE200520005909
Authority: DE
Original assignee: HABERGER KARL MATTHIAS; HABERGER KARL-MATTHIAS
Current assignee: HABERGER KARL MATTHIAS; HABERGER KARL-MATTHIAS
Priority date: 2004-12-01
Filing date: 2005-04-13
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2015-04-14

Abstract

Abschirmvorrichtung für die Aufbewahrung und/oder den Versand von RFID-tragenden Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass das Kuvert aus einem mit einem dünnen Metallbelag versehenen Material, vorzugsweise Papier-Laminat besteht, wobei sich der Metallbelag vorzugsweise auf der Innenseite der dem Betrachter zugänglichen Oberflächen befindet.

Description

Zusammenfassung
Beschrieben werden Ausgestaltungen von Abschirmhüllen für RFID-bestückte Chip-Karten und Chip-in-Papier-Dokumente. Im einzelnen handelt es sich um Schutzhüllen und Kuverts, die eine unerwünschte Kommunikation mit dem RFID-Chip unterbinden. Die hier vorgeschlagenen Abschirmvorrichtungen können mit den aus der Papierverarbeitung bekannten Verfahren hergestellt werden, und passen sich somit in die derzeit bestehende Fertigungs-Kultur ein; sie sind insbesondere von der geometrischen Dicke und graphischen Gestaltbarkeit weitestgehend gleich zu herkömmlichen Kuverts und Hüllen.
Beschreibung
Seit einigen Jahren werden RFID-Systeme entwickelt und zunehmend breit eingesetzt. Derartige Systeme bestehen aus mindestens einer Integrierten Schaltung und einem Koppelelement. Das Koppelelement („Antenne", also Flachspule oder Dipol) entnimmt einem Lesegerät Energie, und versorgt damit die Integrierte Schaltung. Diese Schaltung kann in der Regel Daten speichern und auf Abfrage wiedergeben [1].
Der Nutzen einer derartigen elektronischen Komponente liegt in der hohen Daten-Übertragungsgeschwindigkeit, und der besonders einfachen, rein elektronischen Datenkommunikation. Dies ist wohlbekannt aus der Technik der kontaktlosen Chipkarten. Der Nutzen lässt sich noch erheblich steigern, wenn das RFID-System sehr dünn ausgeführt wird, sodass es in ein herkömmliches, in aller Regel weniger als 100μm dickes Papier eingebettet oder auch auf das Papier aufgeklebt wird. Näheres ist dem Fachmann unter den Begriffen „Chip-in-Papier" (CiP), und „Smart Label" bekannt.
Die Datenkommunikation gelingt dabei, im Gegensatz zum bekannten optisch lesbaren Barcode, auch durch optisch nicht transparente Hindernisse. Dies ist ein großer Vorteil der neuen Technik, ein weiterer Vorteil ist die schnelle, elektronische Beschreibbarkeit derartiger RFID-Speicher-ICs.
Es sind jedoch auch Anwendungsszenarien denkbar, für die gerade diese „durch-die-Wand"-Datenkommunikation sehr unerwünscht ist.
Beispielsweise ist es unerwünscht, dass ein elektronischer Pass ohne Zustimmung des Inhabers quasi „im Vorbeigehen" oder während eines Postversands ausgelesen wird. Weitere Beispiele sind etwa die geplante, später wohl auch in einer kontaktlosen Version auf dem Markt kommende Gesundheitskarte. Ein anderes Beispiel sind Banknoten: Seit längerem wird vorgeschlagen, zur Erhöhung der Fälschungs-Sicherheit eine kurzreichweitige RFiD-Komponente in die Banknote zu integrieren [2].
Ähnliches gilt für Geldkarten. Es gilt auch für die in naher Zukunft zu erwartenden Frachtpapiere mit RFID-Zusatz, oder auch für Digitale Artikel Marken („DAM" [3]).
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sehr wohl ein erhebliches Interesse besteht, unautorisierten Zugriff auf RFID-Systeme wie Smart Cards oder erst recht CiP zu verhindern.
Die heutigen RFID-Systeme im engeren Sinne verwenden als Betriebsfrequenz 13,56MHz, andere Systeme verwenden das UHF-Band (868 oder 915MHz) oder auch das 13cm-Band (2,45 GHz). Die jeweilige Hochfrequenz dient zum Energie-Eintrag in die elektronische Komponente (typisch weniger als mW) und auch zur Datenübertragung mittels Modulation (Hinweg von der Basisstation/Lesegerät zur elektronischen Komponente) oder Dämpfungsmodulation (Rückweg von der passiven elektronischen Komponente zum Lesegerät.
Für die zuverlässige Abschirmung derartiger elektromagnetischer Felder genügt ein dünner, leitfähiger Belag, wie er etwa durch Kupfer- oder auch Aluminium-Folien realisiert werden kann. Die Funktion derartiger Folien beruht auf dem Energie-Verbrauch durch Wirbelströme. Dadurch wird einerseits die für die Aktivierung und den Lesevorgang benötigte Energie vernichtet, andererseits ist die Eindringtiefe einer elektromagnetischen Welle durch den sogenannten Skineffekt begrenzt. Insbesondere die Datenübertragung des schwachen Rücksignals des passiven Transponders ist unterdrückt. Die Skintiefe beträgt bei guten Leitern wie Kupfer und Aluminium nur wenige μm [4].
Es sind aus der Papierverarbeitenden Industrie Folien bzw. Laminate bekannt und äußerst preiswert herstellbar, die beispielsweise eine ca. 6μm dicke Aluminium-Folie auf ein beispielsweise 60-Gramm-Papier aufweisen. Die Dicke eines solchen Metallbelages reicht vollkommen aus, um eine Kommunikation mit der RFID-Komponente zu unterbinden.
Aus einem derartigen Laminat können Schutzhüllen, Kuverts Aktenordner hergestellt werden. Der Metallbelag verhindert den Hochfrequenz-Zugriff auf darin eingeschlossene RFID-Komponenten.
Durch die einseitige Kaschierung kann das Äußere einer derartigen Schutzvorrichtung ein graphischer Hinsicht völlig identisch mit einem herkömmlichen Kuvert, Aktenhülle usw. ausgestaltet werden. Insbesondere ist die graphische Gestaltung mittels Bedrucken, Farbgebung, usw., identisch zu herkömmlichen Produkten
Folgerichtig sieht die Lehre des Gebrauchsmusters vor, Hüllen, Kuverts und ähnliches aus einem mindestens einseitig Metall-kaschierten Papier herzustellen. Dabei soll vorzugsweise die metallisierte Nutzfläche innen sein, so dass die Außenseite wie gewohnt graphisch gestaltet werden kann.
Der einfachste Fall ist ein einseitig und ganzflächig Metall-kaschiertes Papier. Zur Sicherstellung der elektrischen Abschirmwirkung reicht aber auch ein Gitter aus Leitmaterial aus. Insbesondere sind auch Mehrfach-Verbünde, beispielsweise eine zwischen zwei Papieren eingebettete Metallfolie oder auch Metall-Gitterstruktur geeignet. Dadurch bleibt der Metallbelag verborgen, die graphische Gestaltbarkeit der Papieroberfläche bleibt erhalten.
Ein Metall-Gitter schirmt ab, wenn das abzuschirmende Koppelement, also das elektronische Label, deutlich größer als die Maschenweite des Gitters ist. Beispielsweise reicht ein Gitter mit einer Maschenweite von 5..10mm völlig aus, um auch ein kleines Smart Label mit einer wie derzeit üblichen Kantenlänge von 12 × 20 mm² abzuschirmen; bei den größeren Formaten gelingt die Abschirmung umso besser. Dies kann vorteilhaft sein, wenn gewohnte Anordnungen wie beispielsweise das für das Lesen der graphisch aufgedruckten Adresse verwendete Sichtfenster beibehalten werden sollen.
Das Sichtfenster muss und soll optisch transparent sein; Metallbeläge sind aber auch in sehr geringen Dicken (wenige Nanometer) nicht mehr optisch transparent. Es gelingt aber, ein in wesentlichen Bereichen völlig transparentes Sichtfenster mittels einer Gitterstruktur zu versehen, die das elektromagnetische Feld abschirmt. Die Herstellung einer solchen Gitterstruktur kann beispielsweise durch Stanzen von laminierten Material und anschließendes Aufkleben auf eine transparente Folie erreicht werden; des weiteren sind andere Verfahren wie etwa strukturiertes Aufdampfen von Metall oder auch Ätzen mittels Schutzlack möglich.
Durch derartige Gitterstrukturen im weitesten Sinne gelingt es auch, großflächige Abschirmhüllen herzustellen. Beispielsweise können Akten-Hefter, die in bestimmten Ausführungen eine transparente Vorderseite aufweisen, damit ausgerüstet sein.
Insbesondere sollen auch Versandtaschen angesprochen werden. Versandtaschen werden für den Versand und auch als Verpackung von nicht flachen Gegenständen verwendet. Solche Taschen sind als „Jiffy-Tasche", oder Hersteller-neutral als Luftsackpackung bekannt und erfreuen sich großer Verbreitung. Die hier beschriebene Abschirmschicht kann hierbei vorteilhaft auf der Innenseite der Papertasche angebracht werden.
Beispielsweise werden in nächster Zukunft Medikamente, aber auch andere Hochwertige Gegenstände des täglichen Bedarfs mit RFID-Labels ausgerüstet. Es ist aus Gründen der Privatsphäre des Käufers wünschenswert, dass kein unbefugtes Auslesen des Verpackungsinhalts erfolgen kann.
Durch die Verwendung von im wesentlichen aus der Papierverarbeitung bekannten Materialien, wie beispielsweise Papier-Metallfolien-Verbünden bleibt eine nahezu völlige Kompatibilität mit den konventionellen Kuvert-, Umschlag-, Taschen-Strukturen erhalten. Zur Kennzeichnung der mit diesen Verpackungen erreichten Eigenschaften kann auf einer dem Benutzer optisch zugänglichen Oberfläche ein entsprechend graphisch lesbarer Aufdruck, beispielsweise „RFID-proof" oder „RFID-Blocker" angebracht sein, der auf die zugesicherten Eigenschaften hinweist. Dies kann sowohl rein als Kennzeichnung, oder zusätzlich mit spezifizierenden angaben hinsichtlich abschirmbarer Frequenz, Leistung, Labelgröße und ähnlichem erfolgen.
Nicht immer ist es zweckmäßig, eine RFID-Komponente, etwa ein mit einem RFID-Chip versehenen Dokument, in einem Umschlag aufzubewahren oder zu transportieren.
Für diese Fälle kann es gewünscht und zweckmäßig sein, die RFID-Komponente mit einem die Abschirmung sicherstellenden Aufkleber zu überdecken. Dieser Aufkleber soll in seiner physikalischen Beschaffenheit analog zu den oben beschriebenen Strukturen beschaffen sein.
Der einfachste Fall ist wiederum ein Metall-Papier-Verbund, der selbstklebend ist und über die abzuschirmende RFID-Komponente geklebt wird. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann der Aufkleber dergestalt befestigt sein, dass Ablöseversuche einem Benutzer auffallen; dies ist etwa beim Ablösen eines Tesafilms von üblichen Papier der Fall.
Eine andere, graphisch ansprechendere Form kann eine optisch transparente, elektrisch aber abschirmende Struktur darstellen, die analog zu der oben als Abschirmung des Sichtfensters aus einer elektrisch abschirmenden Gitterstruktur besteht. Wenn sich eine solche Abschirm-Vorrichtung in unmittelbarer Nähe des Koppelelements befindet, wie dies durch das Aufkleben in wenigen zehn 10μm Abstand üblicherweise gewährleistet ist, wirkt sie durch das Kurzschließen des versorgenden Hochfrequenzfeldes beidseitig, in dem Sinne, dass nicht die allein die Abschirmung aufgrund der Nicht-Durchdringung, sondern auch des Energieverzehrs durch Wirbelströme erfolgt.
Alle diese Maßnahmen sind aufgrund der grundlegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten dem Fachmann bekannt und plausibel. Neu ist jedoch der Einsatz derartiger Folien und Strukturen in Umschlägen, Hüllen zum Schutz vor unbefugter Daten-Kommunikation mit RFID-Komponenten
Literaturzitate:

[1] Klaus Finkenzeller: „RFID-Handbuch", Hanser-Verlag 2001
[2] Klaus W. Bender: „Geldmacher", Wiley-VCH-Verlag GmbH, 2004
[3] T. Oberlechner: „Digitale Artikel Marke", priv. Mitteilung 2004
[4] H. Vogel: „Physikbuch Gerthsen", Springer-Verlag 1995

Claims

Abschirmvorrichtung für die Aufbewahrung und/oder den Versand von RFID-tragenden Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass das Kuvert aus einem mit einem dünnen Metallbelag versehenen Material, vorzugsweise Papier-Laminat besteht, wobei sich der Metallbelag vorzugsweise auf der Innenseite der dem Betrachter zugänglichen Oberflächen befindet.
Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallbelag im wesentlichen ganzflächig aufgebracht ist.
Abschirmvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Metallbelag strukturiert ist und nur für die Abschirmung wesentliche Bereiche abdeckt.
Abschirmvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abschirmvorrichtung um eine üblicherweise als Kuvert bezeichnete Ausführung handelt, die in ihrer geometrischen Abmessung und Form einem Briefumschlag der Größe C6, DL, C5, B5 C4, B4 entspricht.
Abschirmvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abschirmvorrichtung um eine üblicherweise als Versandtasche bezeichnete Ausführung handelt, die in ihrer geometrischen Abmessung und Form einer Versandtasche der Größe B4, C4 entspricht.
Abschirmvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abschirmvorrichtung um eine üblicherweise als Lufttasche bezeichnete Ausführung handelt, die in ihrer geometrischen Abmessung und Form einer Lufttasche der Größe C6, DL, C5, B5 C4, B4 entspricht.
Abschirmvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abschirmvorrichtung um eine üblicherweise als Aktenhülle bezeichnete Ausführung handelt, die in ihrer geometrischen Abmessung und Form einer Aktenhülle entsprechend dem A5 oder A4-Format entspricht.
Abschirmvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Abschirmvorrichtung um eine üblicherweise als „Juris-Mappe" bezeichnete Ausführung handelt, die für die Aufnahme von vorzugsweise Dokumenten der üblichen Formate DIN A5 oder A4 dient.
Abschirmvorrichtung nach sinngemäß den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Sichtfenster vorhanden sind, die ein optisches Lesen von Teilen eines innenliegenden Dokuments ermöglichen, wobei diese Sichtfenster mittels eine die optische Auslesbarkeit nicht wesentlich beeinträchtigenden Metallstruktur versehen sind.
Abschirmvorrichtung zum Aufkleben auf einen im wesentlichen planeren Gegenstand, vorzugsweise ein RFID-tragendes Dokument, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Aufkleber eine klebende Oberfläche sowie einen abschirmenden, flächigen Metallbelag enthält, der über das Koppelelement der RFID-Komponente geklebt wird.
Abschirmvorrichtung entsprechend Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufkleber im wesentlichen optisch transparent ist dergestalt, dass ein Auslesen graphisch gestalteter Oberflächen durch den Aufkleber hindurch weiterhin möglich ist, dass aber andererseits der elektrische Zugriff auf das Koppelement abgeschirmt ist.
Abschirmvorrichtung nach sinngemäß allen vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmvorrichtung an einer dem Benutzer optisch auffälligen und zugänglichen Oberfläche einen Hinweis auf die abschirmenden Eigenschaften trägt, wobei der Hinweis allgemein oder qualitativ aussagend sein kann.