ES2289596T3 - Dispositivo de rfid y metodo de fabricacion. - Google Patents
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Abstract
Método para fabricar un dispositivo (10) de identificación por radiofrecuencia (RFID), comprendiendo el método: formar una capa (36) de raíz conductora sobre un sustrato (12), y unir una banda (20) al sustrato, en el que la unión incluye el engaste para formar conexiones (32, 34) eléctricas engastadas entre la capa de raíz y las derivaciones (28, 30) conductoras de la banda; caracterizado porque el engaste se realiza de tal manera que las conexiones eléctricas engastadas pasan a través del sustrato.
Description
Dispositivo de RFID y método de fabricación.
La invención se refiere a dispositivos de
identificación por radiofrecuencia (RFID) y a métodos para fabricar
tales dispositivos.
Las marcas y etiquetas de identificación por
radiofrecuencia (RFID) (denominadas colectivamente en el presente
documento "dispositivos") se utilizan ampliamente para asociar
un objeto con un código de identificación u otra información. Los
dispositivos de RFID tienen generalmente una combinación de antenas
(una red conductora) y componentes electrónicos analógicos y/o
digitales, que pueden incluir, por ejemplo, componentes electrónicos
de comunicaciones, memoria de datos y lógica de control. Por
ejemplo, se utilizan marcas de RFID junto con cerraduras de
seguridad en vehículos, para el control de acceso a edificios y para
el seguimiento de inventarios y paquetes. Algunos ejemplos de
marcas y etiquetas de RFID aparecen en las patentes de los EE.UU.
n^{os} 6.107.920, 6.206.292 y 6.262.292, incorporadas todas ellas
al presente documento como referencia en su totalidad.
Tal como se ha indicado anteriormente, los
dispositivos de RFID generalmente se clasifican como etiquetas o
marcas. Las etiquetas de RFID son dispositivos de RFID que son
adhesivos o tienen de otro modo una superficie unida directamente a
los objetos. Las marcas de RFID, por el contrario, se sujetan a los
objetos por otros medios, por ejemplo usando un elemento de
sujeción de plástico, un cordel u otro medio de sujeción.
Un objetivo en la fabricación de dispositivos de
RFID es mejorar los métodos mediante los que se fabrican tales
dispositivos.
En el documento WO 03/012734 se describe un chip
que tiene derivaciones conductoras (banda) que están conectadas a
una antena sobre un sustrato mediante el uso de conexiones
engastadas. Tal chip tiene el inconveniente de que la banda y la
antena están montadas en el mismo lado del sustrato. Para resolver
este problema, de tal manera que el chip y la antena también puedan
montarse sobre lados diferentes del sustrato, siempre que surja la
necesidad, se facilitan de acuerdo con la invención las etapas de
método de la reivindicación 1 y las características de la
reivindicación 16.
Según otro aspecto de la invención, un método de
fabricación de un dispositivo de RFID incluye depositar una capa de
metal sobre un sustrato, cubrir partes de la capa de metal con una
máscara estampada de material dieléctrico, y recubrir
electrolíticamente para formar una antena sobre las partes no
cubiertas de la capa de metal.
Según todavía otro aspecto de la invención, un
método para fabricar un dispositivo de identificación por
radiofrecuencia (RFID), incluye: formar una capa conductora de raíz
sobre un sustrato; y unir una banda al sustrato, en el que la unión
incluye el engaste para formar conexiones eléctricas engastadas
entre la capa de raíz y las derivaciones conductoras de la
banda.
Según un aspecto adicional de la invención, un
dispositivo de identificación por radiofrecuencia (RFID) incluye un
sustrato; una capa conductora estampada sobre el sustrato; una
banda; y al menos una conexión eléctrica engastada entre la banda y
la capa conductora estampada.
Para conseguir los fines anteriores y
relacionados, la invención comprende las características descritas
completamente más adelante e indicadas particularmente en las
reivindicaciones. La siguiente descripción y los dibujos adjuntos
exponen en detalle ciertas realizaciones ilustrativas de la
invención. Estas realizaciones son indicativas, sin embargo, de
algunas de las diversas formas en las que pueden emplearse los
principios de la invención. Otros objetos, ventajas y
características novedosas de la invención serán evidentes a partir
de la siguiente descripción detallada de la invención cuando se
considere junto con los dibujos.
En los dibujos adjuntos, que no están
necesariamente a escala:
la figura 1 es una vista en planta de un
dispositivo de RFID según la presente invención;
la figura 2 es una vista desde abajo del
dispositivo de RFID de la figura 1;
la figura 3 es una vista en corte transversal
lateral de parte del dispositivo de RFID de la figura 1;
la figura 3A es una vista en corte transversal
lateral de parte de una primera realización del dispositivo de RFID
de la figura 1;
la figura 3B es una vista en corte transversal
lateral de parte de una segunda realización del dispositivo de RFID
de la figura 1;
la figura 3C es una vista en corte transversal
lateral de parte de una tercera realización del dispositivo de RFID
de la figura 1;
la figura 3D es una vista en corte transversal
lateral de parte de una cuarta realización del dispositivo de RFID
de la figura 1;
la figura 3E es una vista en corte transversal
lateral de parte de una quinta realización del dispositivo de RFID
de la figura 1;
la figura 3F es una vista en corte transversal
lateral de parte de una sexta realización del dispositivo de RFID
de la figura 1;
la figura 3G es una vista en corte transversal
lateral de parte de una séptima realización del dispositivo de RFID
de la figura 1;
la figura 4 es un diagrama de flujo de alto
nivel de un método según la presente invención para producir el
dispositivo de RFID de la figura 1;
la figura 5 es un diagrama de flujo de una
realización del método de la figura 4;
la figura 6 es una vista en planta de una
primera etapa en el método de la figura 5;
la figura 7 es una vista en corte transversal
lateral de la primera etapa;
la figura 8 es una vista en planta de una
segunda etapa en el método de la figura 5;
la figura 9 es una vista en corte transversal
lateral de la segunda etapa;
la figura 10 es una vista desde abajo de una
tercera etapa del método de la figura 5;
la figura 11 es una vista en corte transversal
lateral de la tercera etapa;
la figura 12 es una vista en planta de una
cuarta etapa del método de la figura 5;
la figura 13 es una vista en corte transversal
lateral de la cuarta etapa;
la figura 14 es una vista en planta de una
quinta etapa del método de la figura 5;
la figura 15 es una vista en corte transversal
lateral de la quinta etapa;
la figura 16 es una vista esquemática de un
sistema para llevar a cabo el método de la figura 5;
la figura 17 es un diagrama de flujo de una
segunda realización del método de la figura 4;
la figura 18 es una vista en planta de una
primera etapa del método de la figura 17;
la figura 19 es una vista en corte transversal
lateral de la primera etapa;
la figura 20 es una vista desde abajo de una
segunda etapa del método de la figura 17; y
la figura 21 es una vista en corte transversal
lateral de la segunda etapa.
Un dispositivo de identificación por
radiofrecuencia (RFID) incluye una red conductora, tal como una
antena, sobre un lado de un sustrato, y un chip, tal como parte de
una banda, acoplado eléctricamente a la red conductora y, o bien
sobre un lado opuesto del sustrato o sobre el mismo lado del
sustrato que la antena. Un método para fabricar el dispositivo de
RFID puede incluir engastar la banda en el sustrato, en contacto con
una capa de raíz, que posteriormente se utiliza en la formación de
la antena u otra red conductora mediante recubrimiento
electrolítico. La capa de raíz puede ser una capa de tinta
conductora estampada. Alternativamente, la capa de raíz puede ser
una capa de material conductor depositada sobre el sustrato, por
ejemplo mediante deposición en vacío. Partes de la capa depositada
pueden cubrirse con una máscara estampada con el fin de formar la
configuración deseada de la red conductora. Posteriormente al
recubrimiento electrolítico, puede eliminarse la máscara y puede
realizarse un grabado por ataque químico para eliminar partes de la
capa depositada que no están recubiertas electrolíticamente porque
estaban cubiertas por la máscara.
Haciendo referencia inicialmente a la figura 1,
se muestra un dispositivo 10 de identificación por radiofrecuencia
(RFID) que tiene un sustrato 12. Tal como se muestra en las figuras
1 y 3, sobre una superficie o cara 14 primera o frontal del
sustrato 12, el dispositivo 10 de RFID tiene una red conductora tal
como una antena 16.
Una banda 20 está sobre una superficie o cara 22
segunda o posterior del sustrato 12. La banda 20 incluye un chip 26
y derivaciones 28 y 30 conductoras. Las derivaciones 28 y 30
conductoras están conectadas eléctricamente a la antena 16, a
través del sustrato 12, mediante las conexiones 32 y 34 engastadas
conductoras, respectivamente. Las conexiones 32 y 34 engastadas
están conectadas a una capa 36 o material de raíz, sobre el que se
forma la antena 16, tal como mediante recubrimiento electrolítico.
Tal como se describe adicionalmente más adelante, el material 36 de
raíz puede ser una tinta conductora, o puede ser un material
depositado, tal como cobre colocado sobre la superficie 14 frontal
del sustrato 12 mediante deposición en fase de vapor.
La figura 3 muestra una representación
generalizada de las conexiones 32 y 34 engastadas. Diversas
realizaciones de las conexiones 32 y 34 engastadas se tratan en
mayor detalle más adelante.
Aunque las figuras 1-3 ilustran
una realización con la banda 20 sobre la segunda cara 22 del
sustrato 12, se apreciará que la banda 20 puede estar
alternativamente sobre la primera cara 14, en el mismo lado del
sustrato 12 que la antena 16.
Ejemplos de materiales adecuados para el
sustrato 12 incluyen papel y polímeros adecuados tales como
policarbonato, poli(cloruro de vinilo), poliestireno,
poli(metacrilato de metilo), poliuretano, poliimida,
poliéster, polímeros de poliolefina cíclicos, polietersulfona
(PES), poli(tereftalato de etileno) (PET),
poli(naftalato de etileno), policarbonato,
poli(tereftalato de butileno), poli(sulfuro de
fenileno) (PPS), polipropileno, polisulfona, aramida,
poliamida-imida (PAI), poliimida, poliimidas
aromáticas, polieterimida, acrilonitrilo butadieno estireno y
poli(cloruro de vinilo). Detalles adicionales referentes a
sustratos y materiales de sustrato adecuados pueden encontrarse en
las publicaciones internacionales n^{os} WO 00/46854, WO 00/49421,
WO 00/49658, WO 00/55915, y WO 00/55916.
Las derivaciones 28 y 30 de la banda 20 se
acoplan operativamente a los contactos de chip del chip 26. El chip
26 puede incluir cualquiera de una variedad de componentes
electrónicos adecuados, tales como el conjunto de circuitos
descritos anteriormente para modular la impedancia del dispositivo
10 de RFID. Las derivaciones 28 y 30 pueden estar hechas
completamente de un material eléctricamente conductor, tal como
hechas de una lámina de metal. Alternativamente, las derivaciones
28 y 30 pueden incluir un material eléctricamente aislante, siendo,
por ejemplo, plástico recubierto con metal. La banda 20 puede
incluir un sustrato de banda que está unido a las derivaciones 28 y
30. El sustrato de banda puede estar hecho de cualquiera de una
variedad de materiales adecuados, por ejemplo materiales
poliméricos flexibles adecuados, tales como PET, polipropileno u
otras poliolefinas, policarbonato o poli-
sulfona.
sulfona.
La banda 20 puede ser cualquiera de una variedad
de bandas comercialmente disponibles. El término "banda", tal
como se usa en el presente documento, se refiere ampliamente a
dispositivos que incluyen un microchip u otro conjunto de circuitos
electrónicos, acoplados a derivaciones conductoras. Las derivaciones
conductoras pueden estar conectadas a los contactos en el microchip
u otro conjunto de circuitos mediante cualquiera de una variedad de
métodos adecuados. Las derivaciones conductoras pueden incluir
cualquiera de una variedad de materiales conductores adecuados,
tales como tiras de metal o capas de tinta conductora depositada.
Ejemplos incluyen una banda de RFID disponible por Alien
Technologies, y la banda comercializada con el nombre
I-CONNECT, disponible por Philips Electronics.
Alternativamente, la banda 20 puede ser otra distinta de una banda
comercialmente disponible.
Las conexiones 32 y 34 engastadas pueden incluir
material conductor procedente del material 36 de raíz o de las
derivaciones 28 y 30 conductoras. Además, las conexiones 32 y 34
engastadas pueden incluir material conductor añadido durante el
procedimiento de recubrimiento electrolítico utilizado para formar
la antena 16. Por ejemplo, el recubrimiento electrolítico puede
llenar parcial o completamente, con material conductor, orificios
realizados durante el procedimiento de engaste. Tal material
conductor adicional, recubierto electrolíticamente, puede
constituir o reforzar la conexión conductora entre la antena 16 y
las derivaciones 28 y 30 conductoras.
Las figuras 3A-3G muestran
detalles de diversas realizaciones de las conexiones 32 y 34
engastadas entre las derivaciones 28 y 30 conductoras, y el
material 36 de raíz. En la figura 3A, las conexiones 32 y 34
engastadas se forman dirigiendo el material 38 conductor (partes de
las derivaciones 28 y 30 conductoras), que puede estar hecho de
metal, a través del sustrato 12. El material 38 conductor puede
dirigirse a través del sustrato 12 mediante un perforador o punzón
que pasa a través de las derivaciones 28 y 30 conductoras, y el
sustrato 12. El material 38 conductor puede curvarse para formar
las coronas 40 y 42 en contacto con la capa 36 de raíz. Un
recubrimiento electrolítico posterior puede añadir material y
reforzar las conexiones entre el material 38 conductor y la capa 36
de raíz, y/o entre el material 38 conductor y las partes restantes
de las derivaciones 28 y 30 conductoras. El material recubierto
electrolíticamente puede formarse en el orificio dejado por el
punzón o perforador, y puede llenar espacios físicos entre
materiales conductores, y/o proporcionar una trayectoria física y
eléctricamente más fuerte entre las derivaciones 28 y 30 conductoras
y la capa 36 de raíz.
La figura 3B muestra las conexiones 32 y 34
engastadas sobre la cara 14 primera o frontal del sustrato 12. Se
utiliza un perforador o punzón para dirigir el material 38 conductor
de las derivaciones 28 y 30 conductoras a través de la capa 36 de
raíz y el sustrato 12. La conducción del material 38 conductor fija
las derivaciones conductoras en contacto con la capa 36 de raíz.
Además, el material 38 conductor puede realizar conexiones
eléctricas entre las derivaciones 28 y 30 conductoras y las partes
correspondientes de la capa 36 de raíz. Un recubrimiento
electrolítico posterior puede llenar espacios entre las derivaciones
28 y 30 conductoras y el material 36 de raíz con material conductor
adicional recubierto electrolíticamente, mejorando así la conexión
eléctrica, por ejemplo reduciendo la resistencia o mejorando la
fiabilidad del contacto. Además, el recubrimiento electrolítico
puede proporcionar una conexión adicional entre la capa 36 de raíz y
los bordes de las derivaciones 28 y 30 conductoras.
Las bandas 20 utilizadas en las conexiones
mostradas en las figuras 3A y 3B pueden tener derivaciones 28 y 30
conductoras metálicas. Un ejemplo de una banda de este tipo es la
banda I-CONNECT a la que se ha hecho referencia
anteriormente.
Las figuras 3C y 3D muestran configuraciones
alternativas, difiriendo cada una de las mostradas en las figuras
3A y 3B en que una parte de la banda 20 se aloja en un orificio 43
en el sustrato 12. El orificio 43 puede realizarse, por ejemplo,
mediante punzonado, para eliminar una parte del sustrato 12 en una
ubicación adecuada. Se apreciará que mediante la ubicación de una
parte de la banda 20 en el orificio 43, la banda 20 puede tener un
perfil más bajo sobre el sustrato 12. Esto puede dar lugar a un
dispositivo menos prominente, y/o puede facilitar las operaciones
de fabricación posteriores.
En la figura 3E, la banda 20 tenía un sustrato
44 de banda sobre el que se ubican las derivaciones 28 y 30
conductoras. El sustrato de banda puede ser un material polimérico
adecuado, tal como los comentados anteriormente con respecto al
sustrato 12. Las derivaciones conductoras pueden formarse de un
material de tinta conductora adecuado. Un ejemplo de una banda de
este tipo es la banda Alien nombrada anteriormente.
Al hacer las conexiones 32 y 34 engastadas, unas
finas varillas 46 y 48 de metal perforan las derivaciones 26 y 28
conductoras, el sustrato 44 de banda, el sustrato 12 y la capa 36 de
raíz. Los extremos de las varillas 46 y 48 se curvan entonces para
sujetar la banda 20 al sustrato 12, y para hacer contacto con las
derivaciones 26 y 28 conductoras y la capa 36 de raíz. Un
recubrimiento electrolítico posterior refuerza las conexiones entre
las varillas 46 y 48 y las derivaciones 26 y 28 conductoras en un
lado, y la capa 36 de raíz en el otro lado.
Las varillas 46 y 48 de metal pueden incluir un
metal conductor adecuado, tal como cobre y/o níquel. Las varillas
46 y 48 de metal pueden tener una forma de sección transversal
rectangular, por ejemplo de 2 mm x 0,5 mm. Sin embargo, se
apreciará que las varillas 46 y 48 de metal pueden tener una
variedad de formas y dimensiones de la sección transversal.
Las figuras 3F y 3G muestran otras dos
configuraciones para las conexiones 32 y 34 engastadas. El sustrato
12 y la capa 36 de raíz tienen hendiduras u orificios 49 cortados a
través de los mismos. Las derivaciones 28 y 30 conductoras se
insertan en sí mismas a través de las hendiduras u orificios 49,
estando los extremos de las derivaciones 28 y 30 curvados
(engastados) para sujetar la banda 22 al resto del dispositivo 10.
El contacto entre las derivaciones 28 y 30 y la capa 36 de raíz
forma conexiones eléctricas. La conexión eléctrica puede reforzarse
mecánica y/o eléctricamente mediante un recubrimiento electrolítico
posterior. La banda 20 puede unirse al mismo lado del sustrato 12
que la capa 36 de raíz (figura 3F), o sobre un lado del sustrato 12
opuesto al de la capa 36 de raíz (figura 3G).
La figura 4 muestra un diagrama de flujo de alto
nivel en líneas generales de un método 50 para fabricar el
dispositivo 10 de RFID. En la etapa 52, el material 36 de raíz se
forma sobre la superficie 14 frontal del sustrato 12. Tal como se
describirá más adelante en mayor detalle, el material 36 de raíz
puede ser una tinta conductora estampada, o puede ser una capa
sustancialmente uniforme de material conductor, tal como cobre
depositado en fase de vapor, con una máscara estampada sobre la
misma.
En la etapa 54, la banda 20 se conecta tanto a
la parte 14 frontal como a la parte 22 posterior del sustrato 12 y
se acopla eléctricamente al material 36 de raíz mediante una
operación de engaste. Finalmente, en la etapa 56, la antena 16 u
otra red conductora se forma sobre la capa 36 de raíz, utilizando un
procedimiento adecuado de recubrimiento electrolítico, tal como un
procedimiento de galvanoplastia adecuado.
Habiéndose dado la idea general del método 50,
ahora se dan detalles de un par de realizaciones específicas del
método 50. La figura 5 muestra un diagrama de flujo de alto nivel de
un método 50a que implica una capa de metal depositada en vacío.
Las figuras 6-15 ilustran algunas de las operaciones
del método 50a.
En la etapa 62 del método 50a, una capa 64 de
material conductor se deposita sobre la superficie o cara 14
frontal del sustrato 12. En una realización particular, la capa 64
depositada puede ser cobre depositado en vacío que tiene un espesor
de aproximadamente 2000 Angstroms, o de manera más amplia de desde
aproximadamente 100 Angstroms hasta aproximadamente 10.000
Angstroms. Como alternativa al cobre, el material depositado puede
incluir cualquiera de una variedad de metales conductores adecuados,
por ejemplo aluminio y/o níquel. Se apreciará que pueden emplearse
otros materiales conductores adecuados en la capa 64 depositada.
La deposición de la capa 64 depositada puede
utilizar cualquiera de una variedad de métodos, incluyendo
deposición en fase de vapor o en vacío, pulverización catódica,
deposición física en fase de vapor, deposición química en fase de
vapor, u otros procedimientos adecuados.
En la etapa 68, ilustrada en las figuras 8 y 9,
una máscara 70 estampada se imprime o se forma de otro modo sobre
la capa 64 depositada, enmascarando las partes de la capa 64
depositada sobre las cuales no se desea el recubrimiento
electrolítico. Las partes de la capa 64 depositada que se dejan
expuestas tras la formación de la máscara 70 corresponden al modelo
de la antena 16 que va a formarse en una etapa posterior. Por tanto,
el modelo de la máscara 70 puede ser una imagen inversa de la
antena o de otra red 16 conductora que vaya a formarse.
La impresión en la etapa 68 puede ser cualquiera
de una variedad de procedimientos de impresión adecuados,
incluyendo impresión por chorro de tinta, impresión flexográfica,
huecograbado o serigrafía.
La tinta u otro material de la máscara 70 es
cualquier material no conductor adecuado. El material para la
máscara 70 puede ser cualquiera de una variedad de materiales
adecuados tal como aceites adecuados o materiales protectores,
tales como materiales fotoprotectores. La máscara 70 puede incluir
un material que sea desprendible en medio alcalino o que sea
soluble en otros disolventes adecuados para eliminar la máscara 70.
Ejemplos de protectores solubles en medio alcalino adecuados
incluyen Enthone PR3011, disponible por Ethone, Inc., y CGSN 7005,
disponible por Coated Circuit Products de Inglaterra. Ejemplos de
protectores solubles adecuados incluyen Enthone PR4011, disponible
por Ethone, Inc., y CGSN 7011, disponible por Coated Circuit
Products.
Se apreciará que, con el fin de hacer un
procedimiento más eficaz, la máscara 70 puede imprimirse simplemente
en una impresión estampada sobre la capa 64 depositada conductora.
Alternativamente, la máscara 70 puede formarse de una variedad de
otras formas adecuadas, tales como el revestimiento con un material
protector, seguido de la eliminación de manera selectiva de partes
del material protector para exponer partes de la capa 64 depositada
conductora subyacente. Los métodos para eliminar selectivamente
partes de un material pueden incluir métodos litográficos
adecuados.
Después de ello, en la etapa 74, la banda 20 se
engasta en el sustrato 12, tal como se ilustra en las figuras 10 y
11. Tal como se ilustra, la banda 20 se engasta sobre la superficie
22 posterior del sustrato 12, pero se apreciará que
alternativamente la banda puede engastarse a la superficie 14
frontal del sustrato 12. El engaste proporciona conexiones 32 y 34
engastadas eléctricas entre las derivaciones 28 y 30 conductoras de
la banda 20 y la capa 64 depositada. Tal como se observa en la
figura 11, las conexiones engastadas corresponden a las partes 76 y
78 expuestas de la capa 64 depositada, es decir, las partes no
cubiertas por la máscara 70.
El engaste puede realizarse para obtener las
conexiones 32 y 34 engastadas mostradas en la figura 3A y comentadas
anteriormente, mediante el uso de un perforador para dirigir el
material conductor desde las derivaciones conductoras a través del
sustrato 12 y la capa 36 de raíz, y mediante el uso de un
dispositivo con forma de cono para formar las coronas 40 y 42 (la
figura 3A).
El engaste para obtener las conexiones 32 y 34
engastadas mostradas en la figura 3E puede realizarse mediante el
uso de un dispositivo similar a una grapadora para dirigir las
varillas 46 y 48 de metal (figura 3E) a través del dispositivo 10,
y curvar los extremos de las varillas 46 y 48 de metal para ponerlos
en contacto con el material 36 de raíz y las derivaciones 26 y 28
conductoras. De hecho, pueden utilizarse grapas convencionales y
una grapadora convencional para obtener conexiones engastadas
similares a las mostradas en la figura 3E.
Otras de las diversas conexiones mostradas en
las figuras 3A-3G pueden obtenerse mediante métodos
adecuados.
Como se muestra en la figura 11, la banda 20
puede situarse con relación al sustrato 12, de manera que el chip
26 de la banda 20 mire hacia el lado opuesto del sustrato. Se
apreciará que son posibles otras configuraciones, por ejemplo con
la banda 20 mirando hacia la superficie 22 posterior del sustrato 12
o con el chip 26 insertado dentro de la banda 20.
En la etapa 80, ilustrada en las figuras 12 y
13, se utiliza un procedimiento de recubrimiento electrolítico para
formar la antena u otra capa 16 conductora estampada. La capa 64
conductora depositada de manera sustancialmente uniforme
proporciona una manera de dividir el flujo de corriente uniforme a
través de las zonas expuestas (tal como las regiones 76 y 78) de la
capa 64 depositada. Por tanto, puede obtenerse un espesor
sustancialmente uniforme en la antena u otra red 16 conductora
formada por el procedimiento de galvanoplastia.
El cobre se puede recubrir electrolíticamente
para formar la antena u otra red 16 conductora. Además, el material
que va a recubrirse electrolíticamente puede seleccionarse para que
sea igual que el material de la capa 64 depositada conductora.
La capa 64 conductora depositada,
sustancialmente uniforme, proporciona una baja resistencia eléctrica
cuando se usa en el procedimiento de recubrimiento electrolítico
para formar la antena u otra red 16 conductora.
En la etapa 84, ilustrada en las figuras 14 y
15, se elimina la máscara 70. La máscara 70 puede eliminarse
mediante cualquiera de una variedad de procedimientos adecuados, por
ejemplo lavando el dispositivo 10 de RFID utilizando un disolvente
adecuado. Como se indicó anteriormente, la máscara 70 puede incluir
un material desprendible en medio alcalino, que puede eliminarse
lavándolo simplemente con una disolución alcalina.
\newpage
Finalmente, en la etapa 88, se realiza un ataque
químico para eliminar las partes de la capa 64 depositada no
cubiertas por la antena u otra red 16 conductora. El ataque químico
puede llevarse a cabo mediante cualquier variedad de procedimientos
adecuados de ataque químico, incluyendo, por ejemplo, la exposición
a un líquido, tal como un ácido que elimina el cobre u otro
material de la capa 64 depositada. Un ejemplo de un reactivo de
ataque adecuado es una disolución acuosa adecuada de cloruro
ferroso. Como alternativa al ataque químico en mojado, pueden
emplearse otros métodos adecuados de ataque químico, tales como
ataque químico en seco, ataque químico por plasma, o ataque iónico
reactivo.
El ataque químico puede eliminar algo del
material de la antena u otra red 16 conductora. Sin embargo, la
duración del ataque químico y/o la concentración del reactivo para
ataque químico pueden controlarse, de manera que se limite la
cantidad del material eliminado de la antena u otra red 16
conductora, mientras se eliminan de manera deseable las partes de
la capa 64 depositada conductora que no están cubiertas por la
antena u otra red 16 conductora.
La estructura resultante del dispositivo de
RFID, tras el ataque químico en la etapa 88, puede ser
sustancialmente similar a la del dispositivo 10 de RFID mostrado en
las figuras 1-3 y comentado anteriormente. Se
apreciará que, aunque la antena o otra capa 16 conductora estampada
se muestra en las figuras 1-3 separada de la capa
36 de raíz subyacente, de hecho, el material sometido a
galvanoplastia de la antena u otra red 16 conductora puede formar
una red conductora unitaria con las partes subyacentes de la capa 64
conductora depositada.
Tras la etapa 88 de ataque químico, puede
utilizarse un lavado adecuado para eliminar los rastros del material
reactivo empleado para el ataque químico en húmedo.
Se apreciará que pueden llevarse a cabo mucho
otros procedimientos adecuados en la transformación del dispositivo
de RFID en una marca o etiqueta adecuada para su uso. Pueden
añadirse otras capas tales como, por ejemplo, capas adhesivas,
capas de revestimiento imprimibles o capas de creación de raíz.
Pueden incluirse dispositivos adicionales sobre el sustrato 12, o
pueden acoplarse al dispositivo 10 de RFID.
Además, se apreciará que puede haber alguna
variación en el orden de las etapas con respecto al ilustrado en la
figura 5. Por ejemplo, tal como se ilustra, la unión de la banda 20
se produce tras la impresión de la máscara 70. Sin embargo, se
apreciará que la impresión de la máscara 70 puede producirse tras la
unión de la banda 20, si se desea. Se apreciará que pueden
realizarse otras modificaciones adecuadas del método 50a mostrado
en la figura 5 y comentado anteriormente. Tales modificaciones
pueden incluir, por ejemplo, el cambio del orden de las etapas, la
adición de etapas adicionales, la combinación múltiple de las etapas
en un procedimiento individual o la separación adecuada de las
etapas en múltiples sub-operaciones.
Con referencia ahora a la figura 16, puede
realizarse alguno o todos los procedimientos del método 50a en una
o más operaciones de rodillo a rodillo. La figura 16 muestra un
sistema 100 para realizar el método 50a en un procedimiento de
rodillo a rodillo. En el sistema 100, el material 101 de sustrato
comienza a suministrarse al rodillo 102. La capa 64 conductora se
deposita entonces en una estación 104 de deposición, con la máscara
70 impresa en una impresora 106. La banda 20 puede engastarse
entonces en una superficie posterior del material 101 de sustrato
utilizando una pinza 110 de engaste. Se apreciará que las bandas 20
individuales pueden llevarse al material 101 de sustrato a través
de cualquiera de una variedad de métodos adecuados. Por ejemplo,
puede utilizarse una operación de coger y colocar para situar la
banda 20 en una posición deseada sobre el sustrato 12. Pueden
utilizarse marcas de referencia para facilitar la alineación
apropiada de la banda 20 con relación a las partes expuestas de la
capa 64 conductora depositada. Alternativamente, la banda 20 puede
separarse temporalmente sobre una banda separada de material que se
pone en contacto con la banda del material 101 de sustrato en la
ubicación
deseada.
deseada.
Tras el engaste, la antena u otra red 16
conductora se forma en un procedimiento de recubrimiento
electrolítico, por ejemplo haciendo pasar el material 101 de
sustrato a través de un baño 114 de recubrimiento electrolítico. La
máscara puede eliminarse entonces en un procedimiento de aplicación
de lavado por disolvente mostrado con el número de referencia 118.
Entonces puede realizarse un ataque químico en húmedo haciendo pasar
el material 101 de sustrato a través de un baño 120 de ataque
químico. Finalmente, el material 101 de sustrato puede reunirse en
un rodillo 122 de recogida.
Entonces puede llevarse a cabo un procesamiento
adicional sobre la banda del material 101 de sustrato. Tal como se
indicó anteriormente, pueden añadirse capas o estructuras
adicionales. Además, los dispositivos 10 de RFID individuales
pueden separarse físicamente entre sí y del material 101 de sustrato
en banda mediante un procedimiento de corte adecuado.
Volviéndose ahora hacia otra realización del
método 50, la figura 17 muestra un método 50b para formar el
dispositivo 10 de RFID. Las figuras 18-21 ilustran
varios procedimientos del método 50b.
En la etapa 130 del método 50b, una capa 136 de
raíz estampada se imprime o se forma de otro modo sobre la
superficie 14 frontal del sustrato 12, tal como se ilustra en las
figuras 18 y 19. La capa 136 de raíz puede imprimirse mediante
cualquiera de una variedad de métodos de impresión adecuados,
incluyendo serigrafía, impresión por chorro de tinta o
huecograbado. La tinta puede ser cualquiera de una variedad de
tintas conductoras adecuadas, por ejemplo una tinta que contiene
partículas de cobre y/o plata. Otras tintas adecuadas pueden incluir
tintas que contienen otros tipos de partículas de metales
conductores, o tintas que contienen otros materiales conductores,
tal como grafito o materiales poliméricos conductores adecuados.
Otros métodos para formar la capa de raíz
estampada incluyen deposición estampada en fase de vapor de un metal
adecuado, tal como cobre. Detalles adicionales sobre un
procedimiento de este tipo pueden encontrarse en la solicitud
publicada de los EE.UU. nº 2002/0018880.
La capa 136 de raíz corresponde a la
configuración deseada de la antena u otra red 16 conductora. Además,
la capa 136 de raíz puede tener elementos adicionales para
proporcionar conexión eléctrica entre diversas partes de la capa
136 de raíz, de manera que se permita un procedimiento de
galvanoplastia más uniforme en una etapa posterior. Por ejemplo, si
la antena 16 es una antena para un dispositivo de RFID de 13,56 MHz,
la antena puede tener una longitud lo suficientemente larga, de
manera que es deseable la conexión eléctrica entre los elementos de
la antena 16. Un método para obtener tal conexión eléctrica temporal
se describe en la patente de los EE.UU. nº 6.476.775. Por otra
parte, si la antena 16 es una antena dipolo, tal como el tipo
utilizado para dispositivos de RFID de UHF o microondas, que
funcionan, por ejemplo, a 900 MHz o 2,45 GHz, puede que no sea
necesaria una conexión eléctrica adicional entre los elementos o
partes de la antena.
En la etapa 140, ilustrada en las figuras 20 y
21, la banda 20 está engastada sobre la superficie 14 frontal o la
superficie 22 posterior del sustrato 12. El engaste forma conexiones
32 y 34 engastadas entre derivaciones 28 y 30 conductoras de la
banda 20 y elementos de la capa 136 de raíz de tinta conductora. El
engaste puede realizarse de una manera similar a la descrita
anteriormente con respecto a la operación de engaste en el método
50a.
En la etapa 150, se realiza una galvanoplastia
para producir la antena u otra red 16 conductora. Mediante la
aplicación adecuada de corriente dentro de un baño adecuado que
contiene iones, se puede recubrir electrolíticamente material sobre
la capa 136 de raíz, formando la antena 16 de un espesor
adecuado.
Tras la galvanoplastia, pueden realizarse las
etapas adecuadas para eliminar las áreas recubiertas
electrolíticamente no deseadas. Por ejemplo, puede usarse ácido
para eliminar el material adicional entre elementos deseados de la
antena 16. Se apreciará que no es necesaria tal eliminación cuando
no hay material conductor adicional entre elementos deseados de la
antena 16.
Se apreciará que las etapas del método 50b
también pueden realizarse en una o más operaciones de rodillo a
rodillo. Puede utilizarse un sistema para realizar las operaciones
de rodillo a rodillo, con impresoras, pinzas de engaste y baños de
galvanoplastia adecuados, que puede ser análogo a los descritos
anteriormente con respecto al sistema 100
(figura 16).
(figura 16).
El método 50, en sus diversas realizaciones,
permite la producción económica del dispositivo 10 de RFID, con su
antena 16 y la banda 20 sobre las caras opuestas del sustrato 12.
Tal como se describió anteriormente, la conexión eléctrica entre la
banda 20 y la antena 16 puede ser una conexión engastada a través
del sustrato 12. Una conexión de este tipo proporciona buena
resistencia mecánica y es una forma eficaz para formar una
conexión. Se apreciará que la operación de recubrimiento
electrolítico que se produce posteriormente al engaste puede
proporcionar material conductor recubierto electrolíticamente en los
puntos de conexión entre la conexión engastada y las partes de la
antena 16 y la banda 20 que han de acoplarse mutuamente.
Aunque puede haber sido descrita anteriormente
una característica particular de la invención con respecto a sólo
una o más de las diversas realizaciones ilustradas, dicha
característica se puede combinar con una o más características
distintas de las otras realizaciones, como puede ser deseado y
ventajoso para cualquier aplicación dada o particular.
Claims (16)
1. Método para fabricar un dispositivo (10) de
identificación por radiofrecuencia (RFID), comprendiendo el
método:
formar una capa (36) de raíz conductora sobre un
sustrato (12), y
unir una banda (20) al sustrato, en el que la
unión incluye el engaste para formar conexiones (32, 34) eléctricas
engastadas entre la capa de raíz y las derivaciones (28, 30)
conductoras de la banda;
caracterizado porque el engaste se
realiza de tal manera que las conexiones eléctricas engastadas pasan
a través del sustrato.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
la capa de raíz conductora se forma sobre una primera cara (14) del
sustrato; y en el que la banda se une sobre una segunda cara (22)
del sustrato que está sobre un lado opuesto a la primera cara.
3. Método según la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que la banda se une sobre el mismo lado del
sustrato que la capa de raíz conductora.
4. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, que además comprende, tras la unión,
recubrir electrolíticamente sobre la capa de raíz para formar una
red (16) conductora; en el que el recubrimiento electrolítico
incluye añadir material conductor de recubrimiento electrolítico a
las conexiones eléctricas engastadas.
5. Método según la reivindicación 4, en el que
la adición de material incluye engrosar al menos partes de las
conexiones engastadas.
6. Método según la reivindicación 4 o la
reivindicación 5, en el que la adición de material incluye llenar
los espacios entre las conexiones engastadas y las derivaciones
conductoras.
7. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, en el que la adición de material incluye
llenar los espacios entre las conexiones engastadas y la capa de
raíz.
8. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, en el que el engaste incluye perforar las
derivaciones conductoras, el sustrato y la capa de raíz,
desplazando así el material conductor de las derivaciones
conductoras y poniendo el material conductor en contacto con la
capa de raíz.
9. Método según la reivindicación 8, en el que
el engaste incluye además formar coronas (40, 42) a partir del
material conductor desplazado, en el que las coronas están en
contacto con partes de la capa de raíz, sujetando así la banda al
sustrato.
10. Método según la reivindicación 8 o la
reivindicación 9, que comprende además, antes del engaste, realizar
un orificio en el sustrato; en el que el engaste incluye colocar una
parte de la banda en el orificio.
11. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que el engaste incluye dirigir
varillas (46, 48) de metal a través de las derivaciones
conductoras, el sustrato y la capa de raíz.
12. Método según la reivindicación 11, en el
que el engaste incluye curvar los extremos de las varillas de
metal; y en el que el curvado incluye, para cada una de las
varillas, curvar los extremos contra la capa de raíz y con respecto
a las derivaciones conductoras.
13. Método según las reivindicaciones 1 a 10,
en el que el engaste incluye:
formar hendiduras (49) en el sustrato y en la
capa de raíz,
hacer pasar las derivaciones conductoras de la
banda a través de las hendiduras, y
curvar los extremos de las derivaciones
conductoras que se han hecho pasar a través de las hendiduras.
14. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, en el que la formación de la capa de raíz
incluye depositar una capa (64) conductora sobre una cara (14) del
sustrato.
15. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 13, en el que la formación de la capa de raíz
incluye imprimir una tinta conductora sobre una cara (14) del
sustrato.
16. Dispositivo (10) de identificación por
radiofrecuencia (RFID) producido mediante el método según las
reivindicaciones 1 a 15, comprendiendo el dispositivo:
un sustrato (12),
una capa (16) conductora estampada sobre el
sustrato,
una banda (20), y
al menos una conexión (32, 34) eléctrica
engastada entre la banda y la capa conductora estampada;
caracterizado porque la al menos una
conexión engastada pasa a través del sustrato.
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