ES2588207T3 - Método para la fabricación de etiquetas de RFID - Google Patents

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ES2588207T3
ES2588207T3 ES10010936.2T ES10010936T ES2588207T3 ES 2588207 T3 ES2588207 T3 ES 2588207T3 ES 10010936 T ES10010936 T ES 10010936T ES 2588207 T3 ES2588207 T3 ES 2588207T3
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ES
Spain
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rfid
band
sections
antennas
chips
Prior art date
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ES10010936.2T
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English (en)
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Alan Gree
Dennis Rene Benoit
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Avery Dennison Corp
Original Assignee
Avery Dennison Corp
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Publication date
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Abstract

Método de formación de artículos de RFID, incluyendo el método un proceso de fabricación de rollo a rollo que comprende las etapas de: proporcionar un material en banda con microelectrónica de RFID (502), en el que el material en banda con microelectrónica de RFID (502) incluye una pluralidad de chips de RFID (454; 464; 474); separar el material en banda con microelectrónica de RFID (502) en una pluralidad de secciones, en el que cada una de las secciones incluye uno o más de los chips de RFID (454; 464; 474); enganchar las secciones separadas mediante un miembro de transporte (A), en el que el miembro de transporte (A) incluye un rodillo, y en el que el enganche incluye retener las secciones por medio de un soporte de vacío en el rodillo; transportar las secciones sobre el miembro de transporte (A) hasta una banda de antenas (500), en el que la banda de antenas (500) incluye una pluralidad de antenas separadas (452; 462; 472) que están dispuestas sobre la misma; en el que cada sección se transporta con un paso correspondiente al de una antena respectiva (452; 462; 472) que se está moviendo; y unir las secciones a la banda de antenas (500) de tal modo que los chips de RFID (454; 464; 474) de las secciones estén asociados con unas antenas (452; 462; 472) correspondientes; y en el que el material en banda con microelectrónica de RFID (502) se separa en secciones haciendo pasar el material en banda con microelectrónica de RFID (502) a través de un lugar de corte entre un miembro de corte (D) y el miembro de transporte (A).

Description

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DESCRIPCION
Metodo para la fabricacion de etiquetas de RFID Referencia cruzada
La presente solicitud esta relacionada con la solicitud de patente de EE. UU. con N° de serie 09/776.281, actualmente en tramitacion, presentada el 2 de febrero de 2001, titulada “Method of Making a Flexible Substrate Containing Self-assembling Microstructures".
Antecedentes de la invencion
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al campo de los marbetes y las etiquetas de identificacion por radiofrecuencia (RFID), y a metodos particulares de fabricacion de los mismos, incluyendo un metodo de fabricacion de rollo a rollo y un metodo de fabricacion alternativo de lamina a rollo.
Tecnica anterior
Los marbetes y las etiquetas de RFID poseen una combinacion de antenas y electronica analogica y / o digital que puede incluir, por ejemplo, electronica de comunicaciones, memorias de datos y logica de control. Los marbetes y las etiquetas de RFID son muy utilizados para asociar un objeto con un codigo de identificacion. Por ejemplo, los marbetes de RFID se emplean, junto con cerraduras de seguridad en automoviles, para controlar el acceso a edificios y para el seguimiento de existencias y paquetes. Algunos ejemplos de marbetes y etiquetas de RFID aparecen en las patentes de EE. UU. con N° 6.107.920, 6.206.292 y 6.262.292.
Los marbetes y las etiquetas de RFID incluyen marbetes activos, que incorporan una fuente de alimentacion, y marbetes y etiquetas pasivos, que carecen de ella. En el caso de los marbetes pasivos, con el fin de recuperar la informacion del chip, una “estacion base” o “lector” envfa una senal de excitacion al marbete o etiqueta de RFID. La senal de excitacion activa el marbete o etiqueta y la circuiterfa de RFID transmite la informacion almacenada de vuelta al lector. El “lector” recibe y descodifica la informacion procedente del marbete de RFID. En general, los marbetes de RFID pueden conservar y transmitir informacion suficiente para identificar inequfvocamente individuos, paquetes, existencias y similares. Los marbetes y las etiquetas de RFID tambien pueden caracterizarse como aquellos en los que se graba informacion una sola vez (aunque la informacion pueda ser lefda repetidamente) y aquellos en los que puede grabarse informacion durante su uso. Por ejemplo, los marbetes de RFID pueden almacenar datos del ambiente (que pueden ser detectados por un perceptor asociado), historiales de logfstica, datos de estado, etc.
Se describen metodos para la fabricacion de etiquetas de RFID en la publicacion PCT con N° WO 01/61646, de Moore North America, Inc. El metodo descrito en la publicacion PCT con N° WO 01/61646 hace uso de varias fuentes diferentes de entradas de RFID, incluyendo cada entrada una antena y un chip. Se hacen casar entre si una pluralidad de bandas y las etiquetas de RFID se troquelan a partir de las bandas, para producir etiquetas de RFID con revestimiento. Como alternativa, se producen etiquetas de RFID sin revestimiento a partir de una banda de material compuesto con un material antiadherente en una cara y adhesivo sensible a la presion en la otra, obteniendose las etiquetas mediante perforaciones de la banda. Son posibles diversas alternativas.
Aun otros dispositivos de RFID y metodos para fabricar etiquetas de RFID se describen en la publicacion de la solicitud de patente de EE. UU. con N° US2001/0053675, de Plettner. Los dispositivos incluyen un transpondedor que comprende un chip que tiene zonas de contacto y, por lo menos, dos elementos de acoplamiento conectados conductivamente con las zonas de contacto. Los elementos de acoplamiento no se tocan entre si y estan formados de manera autoportante y libre y, en esencia, se extienden paralelos al plano del chip. La altura total de montaje del transpondedor corresponde, sustancialmente, a la altura de montaje del chip. El tamano y la geometrfa de los elementos de acoplamiento son tales que puedan actuar como antena dipolar o conjuntamente con una unidad de evaluacion como un condensador de placas. Por lo general, los transpondedores se producen a nivel de oblea. Los elementos de acoplamiento pueden ponerse en contacto con las zonas de contacto del chip directamente, a nivel de oblea, es decir, antes de que los chips sean extrafdos del agrupamiento proporcionado por la oblea.
En muchas aplicaciones, es deseable reducir el tamano de la electronica todo lo posible. La Avery Dennison Corporation, cesionaria de los solicitantes, ha estado trabajando con Alien Technology Corporation y otros para identificar materiales, desarrollar construcciones y crear tecnicas de tratamiento para producir eficientemente rollos de un sustrato flexible lleno de “pequenos bloques electronicos”.
Considerando el sustrato flexible lleno de “pequenos bloques electronicos”, Alien Technology Corporation (“Alien”), de Morgan Hill, California, por ejemplo, ha desarrollado tecnicas para fabricar elementos microelectronicos como pequenos bloques electronicos, que Alien llama “nanobloques” y, a continuacion, depositar los pequenos bloques
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electronicos en rebajes de un sustrato subyacente. Para recibir los pequenos bloques electronicos, en un sustrato plano 200 (la figura 1), se estampan en relieve numerosas cavidades receptoras 210. Las cavidades receptoras 210 se forman, por lo general, siguiendo un diseno en el sustrato. Por ejemplo, en la figura 1, las cavidades receptoras 210 forman un diseno de matriz simple que puede extenderse en solo una parte predefinida del sustrato o que puede extenderse, sustancialmente, a todo lo ancho y a todo lo largo del sustrato, segun se desee.
Para poner los pequenos bloques electronicos en los rebajes, Alien hace uso de una tecnica conocida como FSA (montaje automatico mediante fluido). El metodo de FSA incluye dispersar los pequenos bloques electronicos en una suspension y, a continuacion, hacer pasar la suspension por encima de la superficie superior del sustrato. Los pequenos bloques electronicos y los rebajes tienen formas complementarias y la gravedad introduce a los pequenos bloques electronicos en los rebajes. El resultado final es un sustrato (por ejemplo, una lamina, una banda o una placa) en la que estan empotrados diminutos elementos electronicos. La figura 2 ilustra un pequeno bloque 100 electronico dispuesto dentro de un rebaje 210. Entre el bloque 100 y el sustrato 220 hay una capa de metalizacion 222. El bloque 100 tiene una superficie superior con un circuito 224 dispuesto en ella.
Alien posee varias patentes relacionadas con su tecnica, que incluyen las patentes de EE. UU. con N° 5.783.856; 5.824.186; 5.904.545; 5.545.291; 6.274.508 y 6.281.036. Informacion adicional puede encontrarse en las publicaciones PCT (Tratado de Cooperacion de Patentes) de Alien que incluyen WO 00/49421; WO 00/49658; WO 00/55915; WO 00/55916; WO 00/46854 y WO 01/33621. Otras publicaciones recientes de interes aparecen en Information Display, de noviembre de 2000, vol. 16, N° 11, pags. 12 - 17, y en un artfculo publicado por el MIT Auto- ID Center, titulado “Toward the 5 Cent Tag", publicado en febrero de 2002. Otros detalles relacionados con la fabricacion de los elementos de microestructura y los procedimientos de FSA, pueden encontrarse en las patentes de EE. UU. 5.545.291 y 5.904.545, y en la PCT/US99/30391 como WO 00/46854.
Tal como se establece en la antes citada publicacion del MIT Auto-ID Center, los bloques electronicos pueden ser situados en las aberturas mediante un conjunto alimentador vibratorio, tal como el desarrollado por Philips, en vez de por el metodo de ensamblaje automatico mediante fluido. Como alternativa, los bloques electronicos pueden situarse en las aberturas siguiendo un metodo determinfstico de recogida y colocacion, que puede utilizar un brazo robotico para coger los elementos electronicos y ponerlos, de uno en uno, en respectivas aberturas, tal como se describe en la patente de EE. UU. con N° 6.274.508.
Segun todavfa otro enfoque para situar los bloques electronicos, el material en forma de banda o de lamina puede incluir aberturas que se extiendan a traves de todo el grosor de la lamina. Puede aplicarse un vacfo por debajo del material en banda para tirar de los bloques electronicos llevandolos a las aberturas para rellenarlas.
El documento WO 00/14773 A se refiere a un metodo y a un dispositivo para la manipulacion, en paralelo, de una pluralidad de chips de circuito que estan dispuestos en la superficie de un sustrato de soporte auxiliar, en el que la pluralidad de chips de circuito son recibidos por una pluralidad de dispositivos receptores para colocar los chips sobre un segundo soporte.
El documento EP 1 039 543 A2 divulga un miembro de intercalacion y un metodo de fabricacion de un dispositivo de tipo radiofrecuencia (RF) flexible y un CI y unos circuitos de pelfcula delgada, tales como una antena. El dispositivo se fabrica mediante el uso de un subconjunto de intercalacion facil de insertar con unos CI previamente posicionados para unir de forma mecanica y electrica un CI al circuito de pelfcula delgada.
El documento WO 97/03466 A1 divulga una tarjeta de chip de circuito integrado realizada mediante una pluralidad de laminas y la formacion de una cavidad de modulo de chip conformada de forma complementaria a los lados del estrato de contacto de un modulo de chip para lograr una relacion anidada. El documento WO 97/03466 A1 divulga adicionalmente un metodo y un sistema de fabricacion de un chip de circuito integrado en el que una de dichas bandas que forman las laminas se puede procesar en paralelo y en el que una de dichas bandas tiene unos modulos de chip integrado premontados sobre el mismo para su laminacion subsiguiente con las otras bandas, y en el que la puesta en coincidencia de las bandas y la colocacion del modulo de chip de circuito integrado en el interior de una cavidad tiene lugar sustancialmente al mismo tiempo, y mientras que los medios de union qufmica entre los mismos permanecen fluidos y abiertos.
La presente invencion aborda una necesidad importante en relacion con estos metodos que suponen la colocacion de pequenos bloques electronicos o chips en aberturas de un sustrato flexible, asf como en tecnicas de montaje superficial mas usuales para poner chips en sustratos flexibles. Es decir, puede ser deseable separar los chips en el caso de densidades que superen las densidades de las antenas a las que se uniran posteriormente los chips, por ejemplo, antenas formadas en un material en banda. La presente invencion, de acuerdo con la reivindicacion 1, proporciona esta posibilidad utilizando, ademas, tecnicas perfectamente adecuadas a la produccion de rollo a rollo de gran velocidad de marbetes y etiquetas de RFID.
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Sumario de la invencion
La presente invencion se refiere a metodos para la fabricacion de artfculos para RFID (identificacion por radiofrecuencia), tales como marbetes o etiquetas. Estos metodos tratan un material en banda o en lamina, flexible con chips empotrados o montados en la superficie - denominado en lo que sigue “material en banda de RFID” o “material en lamina de RFID”, respectivamente.
Tal como se utiliza en la presente solicitud de patente, el “paso” de los elementos en un material en banda o en lamina (tales como los chips dentro de un material en banda de RFID o las etiquetas en un material de etiquetas) significa la distancia entre centros de elementos adyacentes. De acuerdo con la presente invencion, el paso de los chips puede ser distinto del paso de una agrupacion de marbetes o de etiquetas de RFID a formar: (a) en direccion longitudinal (denominada, tambien, “a lo largo de la banda”); (b) en direccion transversal (o “a traves de la banda”), o (c) en ambas direcciones. Tal como se utiliza en la presente solicitud de patente, la “densidad del paso” o el numero de, por ejemplo, chips, por unidad de superficie, se determina calculando la inversa del producto de estos pasos.
De acuerdo con un aspecto del metodo de fabricacion de rollo a rollo, la densidad del paso de los chips en el material en banda de RFID o en lamina de RFID es distinta (preferiblemente, es significativamente mayor) que la densidad del paso de los marbetes o etiquetas de RFID individuales dentro del rollo de marbetes o etiquetas. La diferencia de la densidad del paso es el resultado de una diferencia del paso en la direccion longitudinal de la banda, en la direccion transversal de la banda o en ambas direcciones. Por lo general, el paso de los chips segun cada eje del material en banda de RFID es igual o menor que el paso de antenas segun el correspondiente eje de la banda de antenas. Esta diferencia en la densidad de los chips es atribuible a la separacion del material en banda de RFID en “secciones”, y al ajuste de la densidad del paso (“indexacion”) de estas secciones en el proceso de laminacion de rollo a rollo. En una realizacion, el material en banda de RFID se troquela para obtener una serie de secciones, cada una de las cuales contiene una columna de chips a traves de la banda, y el paso de los chips a lo largo de la banda se incrementa antes de laminar las secciones con una banda que contenga antenas, a fin de formar un material con inserciones de RFID. En otra realizacion, el material en banda de RFID se troquela para obtener una serie de secciones, cada una de las cuales comprende una tira que contiene una fila de chips dispuestos a lo largo de la banda y estas tiras se separan o se extienden a continuacion para aumentar el paso de los chips en direccion transversal a la banda antes de laminar las secciones con una banda que contenga antenas. En una tercera realizacion, primero se divide en tiras un material en banda de RFID y, a continuacion, se cortan o separan secciones individuales de cada tira con el fin de ajustar el paso a lo largo de la banda de las secciones de chips individuales.
El metodo de la invencion esta adaptado para utilizar tanto el material en banda de RFID como el material en lamina de RFID como un medio de soporte para los chips de RFID, siendo el primero el mas preferido. La expresion “material con microelectronica de RFID” se utiliza para abarcar tanto el material en banda de RFID como el material en lamina de RFID. Estas expresiones identifican el material en banda o el material en lamina que incluye chips de RFID y conectadores electricos, pero antes de su union a las antenas. Una vez que los chips individuales han sido asociados con las antenas correspondientes, la presente solicitud de patente utiliza la expresion “insercion de RFID” para identificar conjuntos chip-antena individuales y la expresion “material con inserciones de RFID” para identificar un material en banda que contenga tales inserciones de RFID.
En una realizacion preferente, la densidad del paso de los chips en el material con inserciones de RFID es igual que la de los chips en el material final de marbetes o etiquetas. No obstante, es posible, ademas, ajustar la densidad del paso de las inserciones de RFID y los chips individuales cuando se les integra en el material final de los marbetes o las etiquetas.
De acuerdo con una realizacion de la invencion, un metodo de formar un artfculo de RFID incluye proporcionar un material en banda de RFID con una pluralidad de rebajes, rebajes cada uno de los cuales contiene un chip de RFID. Se proporciona una segunda banda con antenas separadas en ella. El material en banda de RFID se divide (por ejemplo, se corta o se separa) en una pluralidad de secciones, secciones cada una de las cuales incluye uno o mas chips de RFID. El paso de las secciones de RFID se ajusta pasando de una densidad de paso elevada en el material en banda de RFID a una densidad de paso relativamente baja en un material con inserciones de RFID. Las secciones se unen a una pluralidad de antenas en un proceso continuo automatico, de tal modo que cada uno de los chips de RFID se una (se ponga en comunicacion ohmica) con una de las antenas para formar un material con inserciones de RFID.
De acuerdo con otra realizacion de la invencion, un metodo para formar un artfculo de RFID incluye proporcionar un material en banda de RFID de material polimerico, con una agrupacion de chips de RFID. Se proporciona una segunda banda con antenas separadas en ella. El material en banda de RFID se divide en una pluralidad de secciones, cada una de las cuales incluye uno o mas chips de RFID. El paso de las secciones de RFID se ajusta de una densidad relativamente elevada en el material en banda de RFID a una densidad relativamente baja en un material con inserciones de RFID. Las secciones se unen a una pluralidad de antenas en un proceso continuo automatico, de tal modo que cada uno de los chips de RFID se encuentre junto a una de las antenas para formar un material con inserciones de RFID.
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De acuerdo con otras realizaciones, las etapas de division e indexacion pueden ser llevadas a cabo utilizando un miembro de corte y un miembro de transporte, haciendose pasar el material en banda de RFID a traves de un lugar de corte, entre el miembro de corte y el miembro de transporte, en donde se cortan secciones del material en banda de RFID y son enganchadas por el miembro de transporte. El miembro de transporte puede trasladar secciones desde el lugar de corte a un lugar de transferencia en el que cada una de las secciones se une a una antena. El miembro de corte y el miembro de transporte pueden ser, por ejemplo, rodillos o cintas. El miembro de transporte puede enganchar las secciones mediante abrazaderas o soportes de vacfo.
En la etapa de indexacion, la separacion a lo largo de la banda de los chips de RFID en el material en banda de RFID puede incrementarse sobre el miembro de transporte, para casar con la separacion de unas antenas a las que se unen estos chips en el lugar de transferencia. La etapa de indexacion puede incluir, ademas, la etapa de transportar el material en banda de RFID con el fin de efectuar la indexacion del paso a lo largo de la banda de los chips de RFID en relacion con el paso de estos chips sobre el miembro de transporte.
Una etapa de indexacion en la direccion transversal de la banda puede llevarse a cabo, por ejemplo, dividiendo el material polimerico de RFID en forma de banda en tiras y separando las tiras. Las tiras, una vez separadas, pueden seguir trayectorias divergentes o pueden ser realineadas para que se desplacen siguiendo trayectorias paralelas (con un paso incrementado en direccion transversal a la banda, en comparacion con el paso original en direccion transversal a la banda).
Otra realizacion de la etapa de indexacion consiste en dividir el material en banda de RFID en una serie de columnas de chips en direccion transversal a la banda, que pueden engancharse sobre el miembro de transporte e indexarse por separado con respecto a otras columnas de chips.
La etapa de union puede efectuarse presionando el miembro de transporte contra un miembro de laminacion en el lugar de transferencia, en el que la seccion y la banda de antenas pasan por una zona de estrechamiento o una zona extendida de contacto entre el miembro de transporte y el miembro de laminacion. Por ejemplo, el miembro de transporte y el miembro de laminacion pueden comprender, ambos, dos rodillos o un rodillo y una cinta o dos cintas.
En otra realizacion especffica, el metodo puede comprender, ademas, desenrollar un primer rollo de material de anverso y laminar el primer rollo de material de anverso sobre el material con inserciones de RFID. Puede desbobinarse un segundo rollo de material de anverso y el material procedente de este segundo rollo puede unirse al material con inserciones de RFID en oposicion al primer material de anverso. El metodo puede incluir, ademas, la etapa de formar una etiqueta adhesiva.
Las antenas pueden formarse de cualquiera de diversas formas tales como, por ejemplo, (i) impresion de tinta conductora; (ii) metalizacion por bombardeo atomico de metal; (iii) laminacion de hojas; y (iv) estampacion en caliente.
Considerando aspectos de la invencion en forma mas detallada, en una realizacion de un conjunto de conversion para separar secciones de RFID y unirlas con antenas, el material en banda de RFID se corta en secciones haciendo pasar el material en banda por un lugar de corte, entre un miembro de corte y un miembro de transporte. Preferentemente, el miembro de transporte actua como yunque cuando se cortan las secciones del material en banda de RFID. En una realizacion, el miembro de transporte y el miembro de corte son rodillos; como alternativa, uno de estos miembros, o ambos, pueden comprender una cinta. El miembro de transporte puede incluir soportes para enganchar las secciones cortadas, tales como abrazaderas o soportes de vacfo. El miembro de transporte traslada las secciones desde el lugar de corte a un lugar de transferencia, en el que las secciones se unen a antenas para formar material con inserciones de RFID. Preferiblemente, las antenas son llevadas por un material en banda.
En el modo de funcionamiento preferido de este conjunto de conversion, el transporte del material en banda de RFID, el funcionamiento del miembro de corte y el enganche de las secciones por el miembro de transporte, son controlados de tal modo que se incremente el paso de los chips de RFID con respecto a un paso relativamente estrecho a un paso relativamente ancho. Preferiblemente, el conjunto convertidor aumenta la separacion de los chips a lo largo de la banda. En una realizacion, el transporte del material en banda de RFID puede incluir una lanzadera que realice movimientos periodicos de avance y de retroceso del material en banda de RFID. Preferentemente, el movimiento del miembro de transporte en el lugar de transferencia se corresponde con el movimiento del material en banda portador de las antenas, para hacer que las secciones coincidan con las antenas respectivas.
Este conjunto de conversion, puede actuar sobre un material en banda de RFID que contenga una unica tira de chips (que puede haber sido dividida a partir de un material en banda con una pluralidad de tiras de chips). En este caso, se proporcionarfa una pluralidad de tales conjuntos de conversion, uno por cada tira de chips. Como alternativa, el conjunto de conversion puede actuar sobre material en banda que contenga una pluralidad de tiras, en el que cada seccion dividida incluirfa una columna de chips en direccion transversal a la banda.
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En el lugar de transferencia del conjunto de conversion, las secciones pueden ser sometidas a uno o mas de los tratamientos siguientes, a fin de facilitar la union de las antenas: calor, presion y radiacion actmica. Puede emplearse adhesivo conductor o no conductor para unir los chips a las antenas. Un miembro de laminacion, tal como un rodillo o una cinta puede formar una zona de estrechamiento de presion o una zona de presion extendida para asegurar una union duradera entre los elementos microelectronicos y las antenas. La configuracion de los chips dentro de las secciones respectivas y la configuracion de las antenas y otras estructuras, pueden estar disenadas para reducir al mmimo los esfuerzos mecanicos sobre los chips durante la union por presion.
De acuerdo con un metodo ilustrativo para llevar a la practica la presente invencion, se proporciona un material en banda (o un material en lamina) RFID con una densidad de paso elevada, que contenga chips semiconductores y, en un proceso continuo, se proporciona una banda portadora de antenas relativamente muy separadas entre sf, para recibir chips individuales, cambiandose el paso de los chips o aumentandose notablemente cuando se troquela la banda de entrada. Los chips individuales resultantes se asocian con antenas correspondientes para formar un material con inserciones de RFID.
El material en banda de RFID incluye una agrupacion de chips, cada uno con circuitos asociados. En una realizacion, la agrupacion de chips del material en banda de RFID forma un diseno regular tal como un diseno ortogonal de filas dispuestas a lo largo de la banda y columnas dispuestas transversalmente a ella. En este metodo, el material en banda de RFID se divide o se separa en una pluralidad de secciones que incluyen, cada una, uno o mas chips, y estas secciones se unen o se laminan a continuacion con una capa de antenas para formar un material con inserciones de RFID. Este material con inserciones de RFID puede unirse a continuacion a otras capas para formar un material de marbetes o de etiquetas de RFID en el que cada marbete o cada etiqueta incluya, preferentemente, un unico chip. Un material de marbetes o de etiquetas de RFID puede ser una estructura multicapa. Una capa de material de anverso, sobre la que puede imprimirse, puede ser una capa superior que forme una superficie superior del sustrato. El material de marbetes o de etiquetas puede incluir, tambien, una capa inferior tal como un revestimiento antiadherente o una segunda capa de anverso.
Las caractensticas de la invencion pueden incluir el uso de un sustrato especial para el material con microelectronica de RFID, que se troquele facilmente, sea dimensional y termicamente estable y / o posea otras propiedades deseables, como se ha descrito en lo que antecede. Un sustrato preferido es un material termoplastico amorfo que puede adoptar la forma de una banda flexible capaz de enrollarse alrededor de un nucleo. Como alternativa, el sustrato para el material con microelectronica de RFID puede comprender papel u otro material flexible, delgado.
En una realizacion de la invencion, el material en banda de RFID contiene una agrupacion de rebajes, cada uno de los cuales contiene, nominalmente, un chip respectivo. Los rebajes pueden tener, por lo menos, unos 5 pm de profundidad en algunas realizaciones, y un rebaje puede tener una superficie de fondo sustancialmente rectangular y cuatro paredes laterales que se inclinen hacia fuera. Como alternativa, el material en banda de RFID puede carecer de rebajes, asegurandose en este caso los chips a superficies sin indentar del material en banda.
Este sumario de la invencion describe en forma resumida ciertos aspectos de la materia objeto de las reivindicaciones, pero no constituye una descripcion completa de la invencion. La descripcion detallada, los dibujos y las reivindicaciones identifican adicionalmente y describen caractensticas y aspectos de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
La figura 1 ilustra un diseno de cavidades estampadas en relieve en la superficie de una parte de una banda, en las que pueden empotrarse pequenos bloques electronicos de configuracion complementaria; la figura 2 ilustra un pequeno bloque electronico empotrado en una cavidad de una seccion cortada a partir de un sustrato estampado en relieve;
la figura 3 ilustra una etiqueta de RFID adherida a un sustrato;
la figura 4 es una vista en seccion transversal de una realizacion de una construccion multicapa formada durante el proceso de fabricacion;
la figura 5 es una vista en seccion transversal de la construccion multicapa de la figura 4 durante el troquelado, despues de haberse anadido el material de anverso, el adhesivo y el revestimiento; las figuras 6A, 6B y 6C son vistas de secciones de RFID unidas a antenas; la figura 7 es una vista en perspectiva de una banda de antenas;
la figura 8 ilustra un proceso de aplicacion de secciones de RFID a antenas de una banda; la figura 9 ilustra etapas de un proceso para formar etiquetas de RFID;
la figura 10 ilustra un proceso de indexacion de secciones de RFID con antenas segun la direccion vertical o direccion de la maquina;
la figura 11 es un detalle del proceso de la figura 10, que ilustra en particular una disposicion de troquel y yunque;
la figura 12 es un detalle que ilustra una disposicion de troquel y yunque; la figura 13 ilustra una disposicion alternativa que utiliza una cinta y rodillos;
la figura 14 es un diagrama simplificado que ilustra componentes de un sistema de fabricacion de etiquetas de RFID;
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la figura 15 es otro diagrama que ilustra componentes de un sistema para la fabricacion de etiquetas de RFID; y la figura 16 es otro diagrama que ilustra componentes de un sistema para la fabricacion de etiquetas de RFID.
Descripcion detallada de la invencion
I. Introduccion
A modo de vision de conjunto, un metodo de bajo coste para la fabricacion de marbetes o etiquetas de RFID utiliza, por lo menos, tres elementos. Un elemento es un material en banda de RFID o un material en lamina de RFID, es decir, una lamina o una banda continua que contenga elementos de microelectronica o chips de RFID en una agrupacion, asf como conectadores electricos para los chips. En el metodo de la invencion, el material en banda o en lamina se separa en una serie de “secciones” cada una de las cuales puede estar incorporada en un marbete o una etiqueta de RFID dada. Por lo general, cada seccion incluye uno de los chips de RFID, asf como conectadores electricos para ese chip. En una realizacion, el material en banda o en lamina de RFID incluye una agrupacion de rebajes estampados en microrrelieve con los chips de RFID asegurados dentro de estos rebajes; como alternativa, los chips pueden estar asegurados a superficies no indentadas del material en lamina o en banda de RFID. Nota: La presente solicitud de patente utiliza de manera intercambiable las expresiones de “chips”, “CI” (circuitos integrados), “elementos microelectronicos” y, en ciertos casos, “bloques” de RFID, para hacer referencia a estos elementos, tanto si estan empotrados en el material en lamina o en banda como si estan montados en una superficie no indentada del material.
El metodo de la invencion esta adaptado para el uso de material de RFID, en banda y en lamina, como un medio de soporte para los chips de RFID, siendo el primero sumamente preferido. La expresion “material con microelectronica de RFID” se utiliza en este documento para abarcar tanto material en banda de RFID como material en lamina de RFID. Estas expresiones identifican el material en banda o el material en lamina que incluye chips de RFID y conectadores electricos, pero antes de su union con las antenas. Una vez que los chips individuales se han asociado con las correspondientes antenas, la presente solicitud de patente emplea la expresion “insercion de RFID” para identificar conjuntos individuales de chip y antena, y la expresion “material con inserciones de RFID” para identificar un material en banda que contenga tales inserciones de RFID.
Otro elemento lo constituye una banda continua con una pluralidad de antenas hechas, por ejemplo, de cobre, plata, aluminio u otro material conductor delgado (tal como hoja metalica atacada qufmicamente o estampada en caliente, tinta conductora, metal depositado por pulverizacion catodica, etc.). Un tercer elemento es una lamina o una banda continua de materiales seleccionados empleados para soportar y proteger el material con inserciones de RFID, y / o para proporcionar unos formatos y propiedades superficiales utiles (por ejemplo, posibilidad de impresion, anclaje mediante adhesivo, capacidad para soportar los agentes atmosfericos, etc.) para aplicaciones especificas.
El material con microelectronica de RFID contiene una agrupacion de chips con una densidad de paso que puede ser considerablemente mayor que la densidad de paso de un material con inserciones de RFID que se forme utilizando este material con microelectronica de RFID. Esta elevada densidad puede aportar ventajas significativas, tales como facilitar la colocacion de los elementos microelectronicos empleando un proceso de FSA, u otro proceso de colocacion de chips. Preferentemente, la densidad de paso de los chips en el material con inserciones de RFID es igual que la densidad de paso de los chips en el material de marbetes o etiquetas final. No obstante, es posible, tambien, ajustar la densidad de paso de las inserciones individuales y de los chips cuando se les integra en el material de marbetes o de etiquetas final.
Se forma una serie de antenas en una banda continua hecha de pelfcula, papel revestido, laminaciones de pelfcula y papel u otro sustrato adecuado. Preferentemente, la densidad de paso de las antenas se adecua a las dimensiones especificas del marbete o la etiqueta dentro de la cual se formara y con independencia de la densidad de paso de las secciones.
El material con microelectronica y la banda de antenas, son transportados a traves de un proceso de conversion que indexa e individualiza las secciones con microelectronica en una posicion asociada con cada antena. El proceso fija las secciones a la antena empleando tintas conductoras o adhesivos aplicados a la banda de antenas, para formar el material con inserciones de RFID. En la realizacion preferida, el material con inserciones incluye una matriz que rodea a las secciones y que puede desecharse. Como alternativa, el material con inserciones puede cortarse a tope con el fin de eliminar una matriz entre secciones adyacentes (por ejemplo, en direccion a lo largo de la banda, o en direccion transversal a la banda).
El material con inserciones de RFID se lamina entonces por encima de y / o sobre materiales de marbetes o etiquetas seleccionados, formados por pelfculas, papeles, laminaciones de pelfculas y papeles u otros materiales en lamina flexibles adecuados para un uso final particular. A continuacion, se pueden imprimir texto y / o graficos sobre la banda continua resultante de material de etiquetas o de material de marbetes de RFID, se la puede troquelar con formas y tamanos especfficos para formar rollos de etiquetas continuas, u hojas con multiples etiquetas o rollos u hojas de marbetes.
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Considerando a continuacion los detalles de realizaciones especfficas, la figura 3 ilustra un sustrato 100 sobre el que se ha adherido una etiqueta de RFID 102. Esta realizacion de una etiqueta incluye una superficie superior 104, sobre la que puede imprimirse, y texto y / o graficos impresos 106.
La figura 4 es una seccion transversal de una material de marbetes o de etiquetas, multicapa, a partir del cual pueden formarse marbetes y / o etiquetas de RFID. La realizacion incluye una banda superior o capa 400 de material de anverso, para llevar la impresion. Una seccion 402 esta prevista en conjunto con una banda central 404 sobre la cual se imprime, se deposita por pulverizacion catodica, se lamina o se aplica de otro modo, una antena 408 (por ejemplo, de una hoja o una tinta conductora). Una capa de adhesivo 406 pega el material de anverso 400 a la banda 404 con inserciones.
La figura 5 ilustra la estructura multicapa de la figura 4 como adaptada para cortarse para formar una etiqueta. Una capa de adhesivo 414 pega la banda 404 con inserciones a otra capa de material de anverso 412. Una capa de adhesivo sensible a la presion, 414 se encuentra bajo la capa 412 de material de anverso y esta cubierta con un revestimiento 416 antiadherente recubierto con silicona. Las zonas por las que se corta la etiqueta se indican mediante las flechas 419 y 420.
Para adherir las capas de material de anverso entre si se prefiere un adhesivo sensible a la presion, permanente, de proposito general, o un adhesivo de laminacion. Son bien conocidos en la tecnica una gran variedad de adhesivos sensibles a la presion, permanentes. El adhesivo sensible a la presion puede ser uno de cualquier numero de diferentes tipos de adhesivos, tales como adhesivos sensibles a la presion acrflicos y elastomeros. Si la construccion de la etiqueta ilustrada en la figura 5 ha de imprimirse en una impresora que genere mucho calor, tal como una impresora laser, puede hacerse que la capa de adhesivo 414 sea estable frente a la temperatura, tal como se describe en la patente de EE. UU. de Avery Dennison, con N° 4.898.323.
Como una alternativa adicional, en vez de recubrir la capa inferior 412 con una capa 414 de adhesivo sensible a la presion, la capa inferior 412 puede recubrirse con un adhesivo activado con agua, un adhesivo activado por calor u otros tipos de adhesivos conocidos en la tecnica o puede carecer, en absoluto, de adhesivo (en el caso de un marbete). La capa 412 podrfa ser de un material en el que se pueda imprimir, tal como papel o un polfmero recubierto, para uso en situaciones en las que un usuario desee imprimir por delante y / o por detras de la etiqueta con una impresora, omitiendose las capas adicionales 418 y 416 durante el proceso de laminacion y conversion. En el caso de un marbete de dos caras utilizado, por ejemplo, en ropa, puede perforarse un agujero en un extremo del marbete e introducirse, a traves de el, un sujetador de plastico, un cordon u otro medio de fijacion.
El adhesivo que se utilice en la capa 418 puede ser cualquiera de una variedad de diferentes tipos de adhesivos, incluyendo un adhesivo activado con agua o un adhesivo activado por calor o por presion, o cualquier otro adhesivo conocido en la tecnica del etiquetado. Las capas de adhesivo 406 y 414 son, por lo general, de adhesivos permanentes, aunque pueden utilizarse diversos otros adhesivos.
Los materiales adecuados como material de anverso 400 incluyen laminas metalicas, pelfculas polimericas, papel y combinaciones de los mismos, pero no se limitan a ellos. Los materiales pueden ser textiles, incluyendo telas tejidas y no tejidas, de fibras naturales o sinteticas. Los materiales pueden ser pelfcula o papel de una sola capa o pueden estar formados por construcciones multicapa. Las construcciones multicapa o las pelfculas polimericas multicapa pueden tener dos o mas capas, que pueden unirse por extrusion conjunta, laminacion u otros procedimientos. Las capas de tales construcciones multicapa o pelfculas polimericas multicapa, pueden tener la misma composicion y / o tamano o pueden tener composiciones o tamanos diferentes. El material de anverso 400 puede ser cualquiera de los materiales en pelfcula o en lamina antes mencionados.
La etiqueta de la figura 3 se troquela, por lo general, con un troquel o por otro metodo de corte conocido en la tecnica de las etiquetas. En la figura 4, la etiqueta se corta de tal modo que incluya la seccion 410. El troquel puede extenderse totalmente a traves de la seccion transversal de la etiqueta o solamente hasta la capa de revestimiento 416. En este caso, el revestimiento puede mantenerse formando una lamina unificada con un tamano de lamina estandar, con una o mas etiquetas retirables sobre ella, como es tfpico en la tecnica del etiquetado.
Por ejemplo, el revestimiento 416 puede cortarse de tal modo que tenga unas dimensiones de 8,5 por 11 pulgadas (21,6 por 30,0 cm) o de 8,5 por 14 pulgadas (21,6 por 35,6 cm) con el fin de adaptarse al tamano de las bandejas estandar de entrada de papel para impresoras de chorro de tinta, laser o de otros tipos de impresoras estandar domesticas y de oficina; como alternativa, el revestimiento 416 puede cortarse de tal modo que tenga otras dimensiones, segun lo requieran aplicaciones especfficas. Cada lamina puede incluir varias etiquetas de RFID troqueladas que pueden tener dimensiones normalizadas de etiqueta, tales como 1 por 2 pulgadas (2,5 por 5,1 cm), 1,5 por 3 pulgadas (3,8 por 7,6 cm) o cualquiera de los muchos otros tamanos normalizados de etiquetas conocidos en la tecnica o, incluso, pueden cortarse con dimensiones de etiqueta personalizadas.
Ha de observarse que, en el caso de que se desee un marbete en lugar de una etiqueta, pueden omitirse la capa de adhesivo 418 y el correspondiente revestimiento antiadherente 416. En lugar del adhesivo 414 sensible a la presion puede utilizarse un adhesivo activado con agua u otro tipo de adhesivo, dependiendo de la superficie sobre la que
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haya de aplicarse la etiqueta, y / o de las propiedades de union que el usuario desee que tenga la etiqueta. Por ejemplo, una etiqueta de RFID de pequeno tamano puede adoptar la forma de un sello, tal como un sello de correos, que puede incluir una capa de adhesivo activado con agua.
Las figuras 6A - 6C ilustran secciones 450, 460 y 470, respectivamente, unidas a las antenas 452, 462 y 472 respectivas. Las secciones llevan respectivos chips de RFID 454, 464 y 474. Las secciones pueden unirse a las antenas de cualquiera de varias formas diferentes tales como, por ejemplo, recalcado, soldadura o union con un adhesivo conductor o no conductor. Preferentemente, la union de secciones a antenas forma una conexion ohmica entre los contactos electricos del chip y los conductores de la antena. Tambien son posibles conexiones capacitivas.
II. Preparacion de la pelfcula receptora
En una realizacion de la invencion, la etapa inicial en la fabricacion de un marbete o etiqueta de RFID forma cavidades u orificios receptores en un sustrato de pelfcula polimerica, denominado en ocasiones en la presente memoria “pelfcula receptora”. En la realizacion preferida, el sustrato de pelfcula polimerica es de un material seleccionado de la clase preferida de las pelfculas polimericas descritas en la solicitud de patente internacional, cedida en comun, PCT/US02/21638, publicada como WO 02/93625, titulada “Method of Making a Flexible Substrate Containing Self-assembling Microstructures". Los orificios receptores se forman en esta pelfcula de sustrato por el procedimiento de estampado en relieve continuo, de precision, descrito en la solicitud de patente numero '281. Estos materiales polimericos y el procedimiento preferido para formar las cavidades receptoras, se describen en lo que sigue. Como alternativa, el sustrato de pelfcula polimerica puede seleccionarse de entre los materiales polimericos descritos en las solicitudes de patente de Alien Technology Corporation, tales como la publicacion internacional PCT WO 00/55916. Tecnicas alternativas para formar cavidades u orificios receptores de microestructuras en el sustrato de pelfcula polimerica, tal como se describe en las publicaciones de patente de Alien incluyen, por ejemplo, el moldeo por inyeccion y la estampacion.
La pelfcula polimerica incluye cavidades que se rellenan con diminutos chips con componentes electronicos mediante un proceso de ensamblaje automatico por fluido (FSA), tal como el desarrollado por Alien Technology Corporation, de Morgan Hill, California. A continuacion se aplica como recubrimiento una capa de aplanado encima de las cavidades rellenas. El proposito del aplanado es rellenar cualesquiera espacios que todavfa puedan existir; proporcionar una superficie lisa y plana para tratamientos ulteriores, tales como la formacion de vfas por ataque qufmico; asegurar que los elementos de bloques de microelectronica (es decir, los chips) se mantengan en posicion en sus rebajes del sustrato durante etapas de tratamiento adicionales; y proporcionar integridad mecanica a la laminacion. Se crean entonces “vfas” mediante tecnicas de ataque qufmico. Las vfas se recubren a continuacion con aluminio para formar un par de zonas de contacto a lados opuestos del chip, para conexion electronica. La banda de pelfcula polimerica, en esta etapa del proceso, con los chips empotrados y las zonas de contacto asociadas, se denomina en la presente solicitud “material en banda de RFID” (o, en el caso de un sustrato en forma de lamina, “material en lamina de RFID”).
En una realizacion preferente de la presente invencion, el material de RFID en banda o en lamina es cortado o separado a continuacion para obtener una serie de secciones, cada una de las cuales incluye uno o mas chips componentes electronicos, con una capa de aplanado y zonas conductoras asociadas. Cada parte cortada o separada del material con microelectronica de RFID se denomina, en la presente memoria, una “seccion”. Alien Technology Corporation reconocio una ventaja principal en el uso de secciones de RFID en esta realizacion. Permiten la fabricacion, empleando tecnicas de fSa, de material de RFID en banda o en lamina, con una densidad de chips (y, en consecuencia, con menor coste de fabricacion) mayor que la densidad de agrupaciones de dispositivos de RFID en los que han de incorporarse los chips. De ese modo, en el caso de una reticula de chips agrupados longitudinal y transversalmente respecto a la banda, el paso de los chips (es decir, la distancia entre centros de chips adyacentes) puede ser diferente del paso de una agrupacion de marbetes o de etiquetas de RFID a formar: (a) en direccion longitudinal (tambien denominado como “a lo largo de la banda”); (b) en direccion transversal (o “a traves de la banda”), o (c) en ambas direcciones. La “densidad del paso” se determina calculando la inversa del producto de estos pasos. De ese modo, un ejemplo de un paso a lo largo de la banda es de 5 mm, un paso transversal a la banda seria de 10 mm y, en este ejemplo, la densidad del paso podrfa ser de 200 chips por m2.
Si las secciones separadas del material de RFID en banda o en lamina contiene, cada una, un unico chip componente electronico, con la capa de aplanado y las zonas conductoras asociadas, estas secciones son, entonces, adecuadas para incorporarlas en marbetes o etiquetas de RFID individuales. Como alternativa, las secciones pueden contener una pluralidad de chips componentes electronicos (con conectadores electricos). Por ejemplo, un material de RFID en banda puede ser dividido en una serie de tiras longitudinales, cada una de las cuales contenga una unica fila de bloques de microelectronica. En un punto posterior del proceso, secciones individuales pueden cortarse o separarse de estas tiras a fin de formar marbetes o etiquetas de RFID individuales. La manipulacion de las secciones de RFID hace surgir diversos problemas de fabricacion al separar las secciones de RFID del material en banda de RFID y al integrar ffsicamente las secciones de RFID en un material con inserciones de RFID (y, a continuacion, en un material de etiquetas o un material de marbetes) en un proceso de laminacion de rollo a rollo. Los solicitantes han superado estos problemas, mediante la presente invencion, en la forma que se describe a continuacion.
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El tamano de cada seccion de RFID individual es independiente, en gran parte, del tamano de la etiqueta terminada asociada, con la limitacion de que la seccion no puede ser mayor que la etiqueta. En una realizacion, la seccion mide aproximadamente 6 mm por 2 mm. En realizaciones alternativas, la seccion mide 10 mm por 2 mm y 4 mm por 2 mm, respectivamente. No obstante, el tamano de la seccion puede variar y estas dimensiones son unicamente ilustrativas.
III. Metodo de fabricacion de etiquetas de RFID
Se considera a continuacion un metodo de fabricacion de etiquetas de RFID, un metodo de este tipo utiliza grandes rollos de las diversas capas. Es decir, las entradas al proceso incluyen grandes rollos de material de anverso; un rollo de sustrato que es tratado para formar el material en banda de RFID; y un rollo de material de base en el que las antenas estan impresas o pegadas o, como alternativa, un rollo de material de base con antenas previamente formadas; y, posiblemente, rollos de otros materiales.
La figura 7 ilustra una banda 500 en la que hay antenas 510 impresas o formadas de otro modo. Una vez que las antenas se encuentran en la banda, secciones individuales que llevan chips de RFID se fijan a las antenas, como se ilustra en la figura 8. En un enfoque, las secciones 520 se mantienen contra un yunque 530 mediante vacfo. Las secciones 520 se depositan sobre contactos 525 para las antenas.
Las secciones pueden fijarse a los contactos de antena mediante un adhesivo tal como un adhesivo epoxfdico conductor. El adhesivo puede curarse con calor y / o presion en 540.
La figura 9 es un diagrama de bloques que ilustra etapas de un metodo de fabricacion de una etiqueta de RFID utilizando tales rollos. En la etapa 600, se desbobina un rollo de pelfcula de base para impresion. En la etapa 602 se imprimen las antenas sobre la pelfcula de base con un paso correspondiente al paso de las etiquetas. En la etapa 604, se comprueba el comportamiento antes de continuar adelante con el proceso de fabricacion. En la etapa 606 se vuelve a enrollar un rollo de antenas preimpresas.
La anchura de la banda de antenas puede tener cualquiera de varios valores diferentes. En una realizacion, la anchura de la banda es de 40,64 cm (16 pulgadas). El paso de las antenas y la separacion entre ellas dependerfa de las dimensiones proyectadas de la etiqueta y de la separacion entre etiquetas en el material final de etiquetas pero, por lo general, estarfa en el margen de desde 12,7 mm a 81,3 cm (0,5 pulgadas a 32 pulgadas). Una separacion tfpica entre antenas adyacentes serfa de, aproximadamente, 3,17 mm (0,125 pulgadas), pero dicha separacion, si se desea, puede ser mayor o menor.
En la segunda fase del proceso de fabricacion de etiquetas (que puede ser continua o discontinua con respecto a la primera fase), en la etapa 608 se desbobina un rollo de material en banda de RFID. La configuracion de CI (circuitos integrados) en forma de pequenos bloques electronicos en la pelfcula receptora puede variar dependiendo de los particulares del proceso de colocacion de los CI (tal como el FSA), de las exigencias de la aplicacion de RFID (y de las especificaciones asociadas del chip de RFID y / o de la antena) y de otros factores. Por ejemplo, puede haber una unica fila de pequenos CI en forma de bloques electronicos a lo largo de la banda, o puede haber multiples filas. Por economfa, es por lo general deseable poner tantos CI en la banda como sea posible y, por esta razon, son deseables pequenos CI densamente empaquetados (pequenos bloques electronicos). Es decir, en una realizacion, la “densidad de paso” de los pequenos bloques electronicos, se hace maxima. Tal como se ha hecho notar previamente, la “densidad de paso” es la inversa del producto del paso longitudinal o “a lo largo de la banda” y del paso lateral o “transversal a la banda”.
A partir de la banda se cortan o separan, en la etapa 610, secciones individuales. El corte puede realizarse mediante troquelado o por otros metodos de corte conocidos en la tecnica, tales como corte con laser, perforacion, hendido, punzonado o por otros medios conocidos que puedan adaptarse a tamanos y configuraciones especfficos. Las secciones cortadas se indexan, entonces, de tal modo que casen con el paso de las antenas (que, por lo general, es igual que el eventual paso de las etiquetas). El paso de las etiquetas depende del tamano de las mismas, que puede variar de una aplicacion a otra. Por lo general, como se ha expuesto en lo que antecede, las secciones se proporcionan con una separacion predeterminada y deben “indexarse” para casar con la separacion requerida por el tamano del tipo particular de etiqueta en la que habra de incorporarse la seccion. La indexacion puede afectar a la separacion, a lo largo de la banda, de las secciones, la separacion en direccion transversal o a ambas.
Como antecedentes adicionales, debe observarse que la densidad de paso de los CI sera, en general, mayor que la densidad de paso de las laminas con etiquetas acabadas. Los CI en forma de pequenos bloques electronicos pueden empaquetarse mas estrechamente en su banda de lo que es posible conseguir con las etiquetas. Por ejemplo, puede ser posible tener una banda con una anchura de 20,32 cm (8 pulgadas) de CI en forma de pequenos bloques electronicos y una lamina de 40,64 cm (16 pulgadas) de anchura, con etiquetas, si el paso de las secciones que llevan los CI en forma de pequenos bloques electronicos se ajusta una vez que se han cortado las secciones de la banda, para adaptarse al paso de las etiquetas, en direccion transversal a la banda. El unico requisito es que exista una correspondencia unfvoca entre el numero de tiras de chips y el numero de tiras de etiquetas.
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Puede utilizarse un dispositivo de indexacion para controlar la velocidad relativa de la banda que lleva los CI con respecto a la velocidad de la banda que lleva las antenas, con el fin de separar los CI individuales en forma apropiada con respecto a la banda de antenas. Este dispositivo de indexacion longitudinal (a lo largo de la banda) alinea las secciones con las antenas, de tal modo que una seccion quede posicionada apropiadamente en relacion con la antena y pueda unirse a ella.
Haciendo referencia a continuacion a la figura 10, el material en banda de RFID 502 desbobinado en 608 es tensado y hecho pasar entre el troquel “D” y un yunque “A”. La banda pasa a traves de rodillos en un aislador 650 de tension de alimentacion y un accionamiento 652 de alimentacion en su camino hacia el troquel “D” y el yunque “A”. El yunque “A” contiene puestos de retencion por vacfo en su superficie, que corresponden al esquema de antenas previsto en la banda de las mismas. El yunque incluye una superficie dura y, por lo general, tiene el mismo diametro que el troquel, de forma que cuando giran juntos, se encuentran en la misma posicion relativa mutua en cualquier plano en su superficie. El troquel corta cada seccion de RFID individual separandola de la matriz de material en banda de RFID que la rodea.
Haciendo referencia a la figura 11, el yunque de vacfo A gira en sentido contrario con “D” y “B”, lo que permite que la seccion sea transportada desde la superficie de “D” a una posicion en la que la seccion se une a una antena, en este caso una zona de estrechamiento entre los rodillos “A” y “B”. La banda de antenas pasa entre el yunque “A” y el rodillo “B” de base del yunque, que actua como miembro de laminacion. El rodillo B tiene una superficie escalonada para acomodarse al grosor de la banda de antenas, de tal forma que los diametros de los rodillos puedan hacerse casar para permitir la tangencia y la coincidencia rotacional de las superficies de los rodillos con las secciones y la banda de antenas. Los rodillos “A” y “B” pueden formar una zona de estrechamiento con presion para facilitar la formacion de una union duradera entre los conectadores electricos del chip y las antenas. Ademas, puede emplearse calor y / o radiacion actfnica, tal como radiacion UV (no mostrado). Esta union puede formarse o mejorarse empleando adhesivo conductor o no conductor. Ademas, estos rodillos pueden utilizarse para recalcar las dos superficies metalicas, de la seccion y de la antena, con o sin el uso de adhesivos. A continuacion de la formacion de esta union, el rodillo de yunque “A” completa su rotacion para aceptar las siguientes secciones.
El esquema de la figura 12 proporcionarfa un paso, en el momento de la fijacion, aproximadamente doble del paso de la seccion. En la figura 12 se ilustra con detalle una mitad de la cara del troquel. Por tanto, con cada rotacion, se troquelan cuatro (4) secciones consecutivas. El troquel D se fabrica con caras de corte que se correspondan con las dimensiones de la seccion. Cada seccion del troquel que troquela secciones individuales, tiene un borde delantero L- 1 y un borde trasero L-2, tales que L-1 corte la banda de secciones en el borde delantero de la seccion y L-2 complete el corte en el borde trasero de la seccion.
Para hacer coincidir el paso de las secciones y de las antenas con velocidades optimas con presion, es necesario seleccionar las relaciones entre el numero de secciones de corte del rodillo D de troquel con respecto al paso de las secciones y al paso de las antenas, y con respecto a los diametros de los rodillos D y A.
Tal como puede verse en la figura 10, tras pasar por el puesto de troquelado 610, la banda pasa a traves de rodillos en el accionamiento de salida 654 y en el aislador 656 de tension de alimentacion, en su camino al enrollamiento 658.
La figura 13 ilustra un miembro B de laminacion por presion alternativo, es decir, una cinta de metal o de polfmero, para unir las antenas a las secciones en el rodillo de yunque A'. El uso de una cinta giratoria B' proporciona una zona extendida de presion y / o temperatura elevadas para facilitar el curado del adhesivo, y la formacion de una union metal con metal duradera entre las estructuras de conectadores de los CI y las antenas. Pueden preverse uno o mas conjuntos adicionales de combinaciones de cintas o rodillos (no mostradas) para ampliar aun mas la zona de formacion de la union entre las estructuras de conectadores de los CI y las antenas. Opcionalmente, las secciones de RFID pueden disponerse sobre una banda de elastomero que puede estirarse en una o mas direcciones en relacion con la banda de antenas, a fin de posicionar las secciones de RFID en relacion con las antenas.
Haciendo referencia de nuevo a la figura 11, el yunque de vacfo A esta disenado, generalmente, para que en parte de su rotacion actue un vacfo positivo y en una segunda parte sin vacfo alguno. Ademas, puede preverse una subseccion de la seccion de rotacion sin vacfo, designada con P, para funcionar con un flujo de presion positiva. Cada una de las tres posibles secciones de flujo de aire puede preverse para ser activada en correspondencia con la posicion de la seccion con respecto a la rotacion de A.
Cuando L-2 completa su corte de la seccion, se crea el vacfo en una superficie del rodillo A de yunque a traves de aberturas correspondientes al tamano de la seccion. La seccion es retenida, por tanto, contra la superficie del rodillo A cuando este gira separandose de su tangencia con el troquel D. La matriz de la banda de secciones continua en su plano y es enrollada como desperdicio. (Como alternativa, la banda de secciones puede ser cortada a tope, eliminandose de ese modo la matriz).
Cuando la seccion de RFID retenida en el rodillo A de yunque por el vacfo positivo se aproxima a la seccion tangencial con el rodillo B, se interrumpe el vacfo permitiendo que la seccion sea enganchada y retenida por el
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adhesivo previamente aplicado a la banda de antenas. Si es necesario, puede generarse un flujo de aire positivo para empujar a la seccion separandola de la superficie de A en la seccion P; este flujo de aire puede servir, tambien, para limpiar el puesto de vacfo. La seccion se mueve entonces con la banda de antenas.
En lo que respecta a la indexacion a lo largo de la banda (o longitudinal) de las secciones, el mecanismo de transporte del material en banda de RFID puede preverse para dirigir a la banda de izquierda a derecha o de derecha a izquierda, en respuesta a instrucciones procedentes de un controlador electronico. Durante el perfodo que comienza cuando la superficie L1 delantera del troquel entra primero en contacto con el material en banda de RFlD y que termina cuando la superficie L2 trasera del troquel deja de estar en contacto con el material en banda, la banda es transportada de derecha a izquierda a la misma velocidad que la banda de antenas. Entre estos ciclos de corte, el control de transporte de la banda proporciona un movimiento de izquierda a derecha de la banda, con una aceleracion controlada, con el fin de disponer la siguiente seccion no cortada del material en banda de RFID en alineacion con el siguiente juego de superficies de troquelado L1, L2 del troquel D. A continuacion, se repite este ciclo.
El rodillo D y sus secciones de corte pueden configurarse de tal modo que exista un espacio entre cada seccion de corte que permita que la banda de secciones se desplace en direccion contraria a la de movimiento de la superficie de troquel, sin entrar en contacto con ella. Haciendo coincidir el espacio comprendido entre secciones de corte con el tiempo transcurrido para mover en ciclo la banda de secciones de una direccion a la otra, la posicion de cada seccion puede cortarse con pasos diferentes con respecto a la posicion de cada seccion de corte. Cada seccion de corte de D puede hacerse con el mismo paso que las antenas, de forma que cuando la banda de secciones se desplaza entre secciones de corte y de no corte del troquel D, cada seccion es transportada sobre el rodillo de yunque A con un paso correspondiente al de las antenas que se estan moviendo entre los rodillos A y B. Esto permite el tratamiento de rollo a rollo a gran velocidad de secciones normalizadas (y, por tanto, con un coste mas bajo), en una forma que puede adaptarse a una diversidad de esquemas personalizados como es frecuente encontrar, por lo general, en los marbetes y las etiquetas.
En la version del aparato de las figuras 9 - 12, el aparato funciona con un material en banda de RFID que contiene una sola tira de chips y esta prevista una pluralidad de tales aparatos correspondientes al numero de tiras de chips del material en banda de RFlD original. Estas tiras pueden dividirse a partir del material en banda de RFID original y, opcionalmente, pueden separarse para ser tratadas por el aparato de indexacion vertical. Como alternativa, el aparato de indexacion vertical puede actuar sobre un material en banda de RFID con multiples tiras de chips.
Tambien debe hacerse que las tiras de la banda que llevan las secciones casen con el paso lateral (transversal a la banda) de las tiras de la banda que lleva las etiquetas y las antenas. Una forma de asegurar esta “alineacion en direccion transversal a la banda” es utilizar una banda independiente de secciones para cada banda, independiente, de etiquetas y de antenas. Otro enfoque consiste en dividir las bandas respectivas longitudinalmente y, a continuacion, alinear las tiras divididas de secciones con las tiras cortadas de etiquetas y de antenas. Esto puede hacerse utilizando una serie de rodillos abridores, en forma muy parecida a como se hace en un conjunto hendedor usual. Los metodos de hendido son conocidos y se describen en varias patentes de EE. UU., incluyendo, por ejemplo, las patentes de EE. UU. con N° 3.724.737; 3.989.575; 3.891.157 y 4.480.742, y en la publicacion de patente europea EP 0 979 790 A2. Los rodillos abridores desvfan las tiras de secciones de pequenos bloques electronicos para proporcionar una tira de secciones por cada tira de etiquetas.
Otro enfoque alternativo consiste en cortar la banda de pequenos bloques electronicos con una densidad de paso maxima en direccion transversal a la banda, y poner las tiras resultantes en una cinta de vacfo que abra las tiras. Empleando un aparato del tipo ilustrado en la patente de EE. UU. con N° 4.480.742, se puede utilizar una cinta o banda de expansion continua para separar las tiras en la direccion transversal a la banda. Como alternativa, una serie de cintas lateralmente espaciadas puede ser sometida a una separacion creciente a fin de separar las tiras en la direccion transversal a la maquina.
Concurrentemente con las etapas 608 - 612, el rollo de antenas pre-impresas se desbobina en la etapa 614. En la etapa 616 se aplica adhesivo al rollo de antenas pre-impresas para fijar las secciones sobre las antenas pre- impresas. Las secciones, que se indexan de acuerdo con el paso de las etiquetas, se fijan a las antenas en la etapa 618.
En la etapa 620 puede aplicarse una resina estabilizadora a las secciones unidas. La resina de la etapa 620 sirve para proteger los pequenos componentes en forma de bloques electronicos y para fijarlos en su sitio dentro de las etiquetas. Asimismo, la interconexion entre la seccion y la antena puede ser fragil. Por tanto, puede dispensarse un material de resina sobre el area de la interconexion y, a continuacion, se le puede curar hasta conseguir un acabado duro que estabilice la interconexion contra las roturas por flexion, fatiga o similar. Ejemplos de materiales de resina adecuados incluyen resina epoxfdica que cura por calor, cargada con silicio o resina acrflica curable mediante radiacion ultravioleta con una carga transparente. La resina epoxfdica o acrflica puede aplicarse directamente sobre el area de interconexion o puede dispensarse indirectamente, empleando un dispositivo de transferencia.
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En la etapa 622, una o mas laminas de material de anverso se laminan con la banda que lleva las antenas y las secciones unidas. Haciendo referencia de nuevo a la figura 4, esta etapa servina, en la realizacion particular ilustrada en la figura 4, para adherir la capa 400 de material de anverso a la capa 404 con inserciones. De forma similar, capas adicionales tales como la capa 412 de material de anverso pueden laminarse en posiciones por encima y / o por debajo de la capa 404 con inserciones, tal como se muestra en la figura 5.
Una vez que se han laminado juntas las diversas capas del material de etiquetas, este puede troquelarse para formar, en la etapa 624, etiquetas individuales. Las etiquetas tambien pueden cortarse en tiras o en hojas, segun se desee. Las etiquetas pueden volver a enrollarse en un rollo de recogida en la etapa 626.
En la fase final de la fabricacion, las etiquetas troqueladas se desbobinan del carrete en la etapa 628. Mediante una operacion de hendido en la etapa 630, las tiras cortadas de etiquetas se envfan a instalaciones individuales para su tratamiento final. Una vez dividida la banda en tiras individuales, estas pueden cortarse en hojas. Las hojas pueden, entonces, empaquetarse y enviarse en la etapa 632.
La figura 14 es un diagrama simplificado de un proceso de fabricacion para obtener etiquetas de RFID. La pelfcula de base para imprimir antenas se desbobina en el puesto 600'. La banda que lleva los pequenos bloques electronicos se desbobina en la etapa 608'. Se ejecutan entonces las etapas 610' - 620', que se refieren al troquelado y la fijacion de las secciones para formar un material con inserciones.
En el bloque 622' el material con inserciones se lamina con material de anverso y una banda inferior. Se troquelan las etiquetas y la matriz de las etiquetas se desprende de la banda laminada en el bloque 624'. El material de anverso se desbobina del carrete en 636' y en 638' se desbobina del carrete el conjunto de banda inferior recubierta con adhesivo y revestimiento antiadherente. Como alternativa, el desbobinado en 638' puede proporcionar unicamente una banda de revestimiento antiadherente para laminarlo con adhesivo aplicado directamente como recubrimiento sobre la banda 500. Las etiquetas colocadas se vuelven a enrollar en el area 626'. La matriz de las etiquetas, que constituye el material adicional que queda tras la etapa de troquelado, se vuelve a enrollar en el puesto 634'.
La figura 15 es una representacion mas detallada de un proceso de fabricacion en comparacion con la figura 14. La figura 15 muestra varios puestos diferentes que llevan a cabo varios procesos secundarios. Considerando un proceso secundario que comienza en el lado izquierdo del dibujo, un puesto 700 de desbobinado contiene el material en banda de RFID descrito previamente. El material en banda de RFID se desbobina, en el puesto 700, y entra en un puesto 702 de alimentacion y, a continuacion, en un modulo 704 de conversion. En el modulo de conversion 704, el material en banda de RFlD es troquelado para obtener una agrupacion de secciones que se fijan a la banda de antenas pre-impresas. El resto del material en banda (matriz residual) es alimentado a traves del puesto 706 de salida y, finalmente, es vuelto a enrollar en un carrete en el puesto 708 de enrollado.
Otra parte del proceso de fabricacion, ilustrado en la figura 15 se refiere a la banda 500 de antenas impresas, que esta prevista en un carrete en el puesto 710. La banda 500 de antenas pre-impresas se desbobina del carrete en el puesto 710, a continuacion avanza a un puesto de alimentacion 712. La banda 500 de antenas preimpresas avanza a un puesto 714 de impresion o de recubrimiento, en el que se aplica adhesivo a la banda. La banda 500 continua al puesto 704, en el que la agrupacion de secciones de RFID se fijan a las antenas pre-impresas para formar un material 504 con inserciones de RFID. El material 504 con inserciones de RFID avanza al puesto 716 en el que se lleva a cabo el curado posterior del adhesivo de fijacion (por ejemplo, para un adhesivo parcialmente curado). En la tecnica se conocen metodos para el curado de adhesivos y, a modo de ejemplo y no con fines limitativos, entre ellos se incluyen el curado por calor, mediante radiacion ultravioleta y con infrarrojos.
En un puesto 718 puede aplicarse una resina estabilizadora adicional. Tal como se ha descrito previamente, la resina puede servir para proteger los pequenos bloques electronicos y para estabilizarlos en la banda. Un puesto 720 puede servir para inspeccionar el material con inserciones de RFID y mantener un control de calidad. El material con inserciones de RFID continua, a continuacion, a un puesto 722 de salida y a traves del puesto 724, En el puesto 724 se puede aplicar un adhesivo para laminacion a los lados superior e inferior del material con inserciones de RFID. Un material laminado 506 de material de anverso que, opcionalmente, puede estar pre-impreso o que puede ser adecuado para imprimir sobre el en las instalaciones de un usuario, se desplaza a traves de un puesto 726 de alimentacion y, a continuacion, al puesto 724 y al puesto 728. En el puesto 724 y / o en el puesto 728 el material de anverso se lamina con el material con inserciones de RFID. Al mismo tiempo, una capa inferior 508, que puede haber sido recubierta previamente con un adhesivo sensible a la presion en su cara inferior, se desbobina de un puesto 730. La capa inferior 508 entra en los puestos 724 y 728, donde se la lamina con la banda. La capa inferior, que se desbobina del puesto 730, tambien puede incluir un revestimiento antiadherente que cubra el adhesivo sensible a la presion de la cara inferior de la capa. La capa de material de anverso se desbobina del carrete 731.
La construccion totalmente laminada pasa entonces por una unidad de salida 732. Ha de observarse que hay dos carretes de enrollamiento - 734 y 736. El carrete de enrollamiento 734 recoge las etiquetas aplicadas. El carrete de enrollamiento 736 recoge la matriz de las etiquetas troqueladas que, esencialmente, constituye material residual del proceso en el que se cortan las etiquetas. La operacion de troquelado puede llevarse a cabo en el puesto 728. Ha de
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observarse que la operacion de corte no se limita al troquelado, sino que puede incluir otras tecnicas de corte tales como corte con laser, perforacion, hendido, punzonado u otros metodos conocidos en la tecnica.
La figura 16 ilustra una disposicion alternativa en la que los puestos 750, 752 y 754 sirven para imprimir graficos y / o texto en el material de anverso superior una vez que este se desbobina del carrete. Se muestran tres puestos de impresion separados 750 - 754 para ilustrar que la impresion puede ser llevada a cabo con mas de una cabeza de impresion, tal como en la impresion multicolor, si asf se desea. No obstante, tambien es posible imprimir con solamente una cabeza de impresion, segun resulte apropiado. En comparacion con la disposicion de la figura 15, este proceso de la figura 16 permite imprimir sobre el material de anverso superior en la misma instalacion de fabricacion en que se realizan las otras etapas en la preparacion del material de etiquetas. Puede ser deseable imprimir sobre el material de anverso durante la fabricacion de las etiquetas cuando, por ejemplo, en la etiqueta correspondiente ha de imprimirse informacion variable, tal como informacion de identificacion que se encuentre almacenada en un chip particular.
No obstante, a partir de la figura 15 resulta evidente que los materiales de anverso pueden imprimirse previamente a su enrollamiento sobre el carrete. Es decir, la impresion previa puede realizarse en otras instalaciones o en otro lugar que no sea la instalacion de fabricacion en la que se ejecutan las diversas etapas especfficas en la fabricacion de las etiquetas. Como alternativa, el material de anverso puede pre-imprimirse parcialmente en otro lugar, realizandose una impresion adicional en la instalacion de fabricacion de etiquetas.
En lo que antecede, se ha supuesto que los CI (circuitos integrados) o pequenos bloques electronicos se proporcionan en una banda enrollada que se desbobina durante el proceso de fabricacion. No obstante, como alternativa, la pelfcula receptora con los microchips puede proporcionarse en forma de lamina en vez de en forma de banda enrollada. Entonces, las secciones portadoras de los CI individuales se cortarfan a partir de las laminas precortadas y no a partir de un rollo, y estas secciones podrfan integrarse en un material de marbetes o etiquetas de RFID mediante una operacion de recogida y colocacion. Para regular la operacion de recogida y colocacion, la posicion de una seccion portadora de un pequeno bloque electronico puede hacerse coincidir con una etiqueta correspondiente utilizando, por ejemplo, una camara CCD para detectar una marca de coincidencia o de alineacion en o cerca de la etiqueta. En lugar del equipo para la manipulacion de la banda ilustrado en lo que antecede (por ejemplo, el puesto de indexacion, y el puesto de union), puede emplearse equipo para la manipulacion de laminas.
La operacion de recogida y colocacion puede ser llevada a cabo mediante un dispositivo de recogida y colocacion que puede incluir elementos de agarre mecanicos y / o de vacfo para coger una seccion que lleva un pequeno bloque electronico mientras la mueve a la posicion deseada en alineacion con la etiqueta. Se apreciara que son bien conocidos una gran variedad de dispositivos adecuados de recogida y colocacion. Ejemplos de tales dispositivos los constituyen los descritos en las patentes de EE. UU. con N° 6.145.901 y 5.564.888.
Como alternativa, pueden utilizarse dispositivos de posicionamiento giratorios para poner las secciones sobre las etiquetas. Un ejemplo de un dispositivo de esta clase se describe en la patente de EE. UU. con N° 5.153.983.
Los circuitos integrados o chips de RFID pueden montarse con friccion en los rebajes del material para microelectronica de RFID o se les puede asegurar en el utilizando adhesivos y / o soldadura. La conexion electrica entre los chips de RFID y la circuiterfa que ha de conectarse con las antenas, puede realizarse mediante cableado, encintado, encintado automatico, utilizando marcos de conductores, union con volteo del chip y / o pegando los conductores con adhesivo conductor.
IV. Propiedades del material - Material en banda de RFID y secciones de RFID
Se prefiere que las secciones de RFID sean suficientemente rfgidas con el fin de mantener una rigidez y una estabilidad dimensional suficientes en todos los procesos. Pueden imponerse requisitos adicionales sobre el material del sustrato para el material con microelectronica de RFID en virtud del procedimiento seguido para formar el material (por ejemplo, formar paredes de recepcion); y para formar materiales conductores y dielectricos y diversas estructuras electricas de interconexion. Otras propiedades deseables del material en banda vienen dictadas por los procesos para formar el material con inserciones y para convertir este en material de etiquetas, tales como: caracterfsticas de troquelado limpio y definido; modulo de traccion suficiente para evitar un alargamiento indebido bajo tension (por lo general, mas de 500.000 psi (3,45 GPa) y una resistencia adecuada para evitar roturas de la banda durante operaciones tales como el desprendimiento de la matriz.
Cuando se utiliza el procedimiento de aplanado de Alien Technologies, como se ha descrito en lo que antecede, un sustrato en forma de pelfcula polimerica adecuado es uno que sea dimensionalmente estable a 150 °C durante 1 hora, microrreproducible a 260 °C, que presente una buena adherencia con la capa de aplanado, buena resistencia a los agentes qufmicos, que posea la propiedad de mantenerse plano (una elevacion <0,5 pulgadas para una lamina de 27,9 cm (11 pulgadas)), que pueda ser eliminado facilmente de la herramienta y que pueda ser troquelado.
Cuando se compara papel Kraft supercalandrado (SCK) con polisulfona, el modulo de traccion es comparable. Esto quiere decir que, para la misma tension de la banda y el mismo calibre, el SCK y la polisulfona se estiraran en la
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misma medida; no obstante, el alargamiento a la rotura del SCK es mucho menor. En el caso del papel, su sensibilidad a la humedad constituye un problema, ya que afectana adversamente a la estabilidad dimensional de un artmulo de acuerdo con la presente invencion. Una alternativa preferida la constituye el papel con un recubrimiento polimerico, tal como papel recubierto con polietileno o polipropileno por una o ambas caras del mismo. De este modo, se reducina cualquier inestabilidad dimensional debida a la exposicion a la humedad.
V. Banda de antenas
Las partes de antena pueden formarse en la banda de antenas empleando una gran variedad de materiales y de procedimientos. Por ejemplo, un procedimiento incluye imprimir sobre la banda de antenas con un material conductor, tal como tinta conductora de plata, con un diseno que define multiples antenas. La tinta puede aplicarse, por ejemplo, mediante tecnicas de estarcido, tal como en una operacion de alimentacion en hojas o en rollo. Las antenas pueden imprimirse con una variedad de formas y disenos, tales como un diseno simetrico, un diseno no simetrico, un diseno en forma de pajarita, un diseno en tablero de ajedrez y / o un diseno de formas desiguales o con otras configuraciones y disenos conocidos en la tecnica.
Por lo general, las antenas se secan y se guardan en la banda enrollada. No obstante, como alternativa, las antenas pueden imprimirse en humedo durante el proceso de conversion y las secciones pueden aplicarse directamente a la tinta impresa, humeda. Cuando seca la tinta, une las secciones a la banda subyacente. Opcionalmente, la tinta puede incluir un agente impurificador para mejorar la adherencia. Puede utilizarse una capa de adhesivo sensible a la presion en conjunto con la tinta humeda, para proporcionar estabilidad adicional.
Metodos adecuados de formacion de las antenas incluyen imprimir con tinta conductora, deposicion de metal por pulverizacion catodica, laminacion de una hoja o estampacion en caliente, o cualquier metodo conocido en la tecnica para formar una antena sobre una pelfcula.
Considerando el enfoque de deposicion de metal por pulverizacion catodica, ha de observarse que las antenas de metal asf aplicado pueden fabricarse muy delgadas, al tiempo que se consigue una conductividad o una resistencia superficial como las deseadas. En una realizacion preferida de un dispositivo y de un metodo de acuerdo con la presente invencion, las antenas se forman por recubrimiento metalico por pulverizacion catodica. En comparacion con un recubrimiento usual con una tinta cargada con un 60 % de plata, puede conseguirse una resistencia superficial comparable aplicando, por pulverizacion catodica, un grosor de plata que sea la decima parte. Ademas, no se necesita secado, como en el caso de un recubrimiento de tinta cargada con plata.
En una realizacion preferida en la que las antenas se forman por metalizacion aplicada por pulverizacion catodica, esta tiene lugar sobre un blanco cuadrado de 40,6 cm x 15,2 cm (16 pulgadas x 6 pulgadas), a una distancia de 10,2 - 12,7 cm (4 - 5 pulgadas), con un blanco de cobre o de aluminio y con una velocidad de la banda de hasta 30,48 cm / min (1 pie / min) y con una banda de 15,2 - 25,4 cm (6 - 10 pulgadas) de anchura. Se cuenta con diversas alternativas de enmascaramiento. Segun una primera alternativa, el enmascaramiento se aplica sobre el sustrato y, tras la pulverizacion catodica se lleva a cabo la retirada del enmascaramiento. En una segunda alternativa, se aplica un diseno de enmascaramiento sobre el dorso de la banda recubierto con PSA que se lamina al sustrato inmediatamente antes de la pulverizacion catodica, cuyo enmascaramiento se desprende inmediatamente tras la pulverizacion catodica. En una tercera alternativa, se utiliza una mascara permanente que se encuentra muy cerca (1 cm o menos) de la banda de sustrato, de forma que se reduzca al mmimo la divergencia de la pulverizacion catodica.
La precision o la definicion de los elementos impresos constituidos por lmeas y espacios es cntica de anverso al comportamiento de la antena. Con algunos disenos de antena, una impresion de tipo usual puede no ofrecer una resolucion adecuada, ni la separacion entre lmeas y espacios ni otras caractensticas cualitativas necesarias para alcanzar el comportamiento proyectado.
De forma similar, el control del grosor y de la lisura de las areas impresas de una antena es cntico para su comportamiento. La variabilidad debida a la composicion de la tinta, a las condiciones ambientes, a las especificaciones del sustrato, las condiciones del proceso y otros factores, pueden tener un impacto tanto sobre la lisura como sobre el grosor final de las antenas impresas. Los efectos de la tension superficial influyen sobre muchas de estas variables e imponen restricciones sobre la cantidad de tinta que puede depositarse y sobre cuan proximos pueden situarse los elementos graficos entre sf
Sustratos preferidos para la banda de antenas incluyen, sin limitarse a ellos, policarbonato con elevada temperatura de transicion vttrea, poli(tereftalato de etileno), poliarilato, polisulfona, copolfmero de norborneno, poli fenilsulfona, polieterimida, poli(naftalato de etileno (PEN), polietersulfona (PES), policarbonato (PC), resina fenolica, poliester, poliimida, polieterester, polieteramida, acetato de celulosa, poliuretanos alifaticos, poliacrilonitrilo, politrifluoroetilenos, poli(fluoruros de vinilideno), HDPE (polietleno de alta densidad), poli(metacrilatos de metilo) o una poliolefina cmlica o adclica. Sustratos particularmente preferidos incluyen polisulfona, poliarilato de poliester, copolfmero de norborneno, policarbonato con elevada temperatura de transicion vftrea y polieterimida.
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Puede ser deseable utilizar un material que no se estire indebidamente durante el proceso de fabricacion. Por ejemplo, puede ser deseable utilizar un material en banda con un modulo de traccion superior a 500.000 psi (3,45 GPa).
Considerando a continuacion dimensiones ilustrativas, presentadas a modo de ejemplo y no como limitacion, en una realizacion de etiquetas, la seccion tiene un grosor de, aproximadamente, 7 - 8 mil. de pulgada (178 - 203 micras), el recubrimiento de antena es de, aproximadamente, 0,2 - 0,4 mil. de pulgada (5 - 10 micras). La antena puede aplicarse en forma de recubrimiento sobre una pelfcula de plastico tal como Mylar, con un grosor de, aproximadamente 2 - 5 mil. de pulgada (50 - 127 micras). El grosor de la etiqueta de esta realizacion particular, incluyendo una lamina de respaldo con un recubrimiento antiadherente, esta comprendido entre, aproximadamente, 15 y 20 mil. de pulgada (entre 381 y 508 micras). El proposito de presentar estos grosores ilustrativos no es limitar el grosor de ninguna de las capas ni de la etiqueta completa. Por el contrario, es ilustrar que las etiquetas de RFID de acuerdo con la presente invencion pueden ser muy delgadas.
Estas diversas realizaciones de etiquetas que incorporan circuitos integrados (CI) son, simplemente, diversos ejemplos de diferentes disposiciones que pueden imaginarse para una etiqueta o marbete de RFID. Ciertamente, son posibles otras disposiciones y estas caen dentro del alcance de la presente solicitud de patente.
VI. Aspectos adicionales
Debe comprenderse que la anterior descripcion detallada expone realizaciones particulares de la presente invencion con fines ilustrativos. No obstante, la presente invencion no esta limitada a los ejemplos especfficos que ofrece dicha descripcion detallada. Dentro del alcance de la invencion, se pueden introducir diversos cambios y modificaciones en las etiquetas o en el procedimiento de fabricacion.
Por ejemplo, en las realizaciones expuestas en lo que antecede, se cortan secciones a partir de una banda y, a continuacion, se las aplica a otra banda en la que estan situadas las antenas. No obstante, es posible, por ejemplo, aplicar una seccion a una banda y, a continuacion, imprimir o situar de otra manera una antena sobre la seccion. Esto puede conseguirse, por ejemplo, imprimiendo una antena en la seccion una vez aplicada esta a una banda. O, como alternativa, aplicando un metal por pulverizacion catodica o formando de otro modo la antena sobre la seccion.
Considerando otras realizaciones alternativas, en las etiquetas de RFID pueden incluirse varias capas adicionales. Por ejemplo, puede haber capas adicionales de amortiguacion por encima o por debajo de los CI (circuitos integrados), con el fin de amortiguar los componentes contra choques o golpes durante su uso normal. En la construccion pueden incluirse capas resistentes al agua, tales como una o mas capas de un polfmero resistente al agua. Todavfa pueden incluirse otras capas, dependiendo de las propiedades particulares requeridas y de la aplicacion proyectada del dispositivo de RFID.
Artfculos de acuerdo con la presente invencion pueden ser, por ejemplo, una etiqueta o marbete para equipaje, una etiqueta o marbete para lavanderfa, una etiqueta o marbete para catalogar artfculos de bibliotecas, una etiqueta o marbete para identificar una prenda de ropa, una etiqueta o marbete para identificar un artfculo postal, una etiqueta o marbete para identificar un artfculo medico, una etiqueta o marbete para un billete de transporte. Tal como se utiliza en la presente memoria, y como antes se ha dicho, la expresion “etiqueta” se refiere a un artfculo, de acuerdo con la presente invencion, que incluye adhesivo en una superficie para unir el artfculo a otro artfculo, segun sea su uso proyectado. La expresion “marbete” se refiere a un artfculo, de acuerdo con la presente invencion, que carece de adhesivo para pegarlo. Un marbete puede combinarse, en el proceso de laminacion con alimentacion a partir de rollos de la invencion, con un sustrato plano dotado de una funcionalidad adicional, tal como un material plano para envasado.
Las capas de la etiqueta pueden unirse entre sf por medios distintos de un adhesivo. Por ejemplo, el circuito integrado puede ser mantenido en su sitio con una resina que funde en caliente o con otra sustancia, que tambien jugarfa el papel de agente de union. La resina podrfa tomar, entonces, el lugar de una capa de adhesivo. Las capas tambien pueden unirse entre sf, por ejemplo, mediante soldadura por ultrasonidos.
La superficie adhesiva de la etiqueta puede incluir un recubrimiento de adhesivo que cubra toda la parte inferior de la etiqueta o el adhesivo puede estar aplicado como recubrimiento segun un diseno, como es conocido en la tecnica. El adhesivo puede ser del tipo retirable, de forma que la etiqueta pueda retirarse del sustrato una vez aplicada al mismo, o el adhesivo puede ser un adhesivo de tipo permanente, para unir permanentemente la etiqueta al sustrato. Como alternativa, el adhesivo puede ser de la clase que puede volver a adherirse, de forma que pueda volver a pegarse la etiqueta en el sustrato despues de haberla aplicado inicialmente. El adhesivo puede ser activado con agua, por calor, por presion y / o por otros medios, dependiendo de la aplicacion especffica de la etiqueta particular. Como alternativa, la etiqueta puede carecer absolutamente de adhesivo en su cara inferior, de tal modo que la etiqueta (o el marbete) tenga que unirse al sustrato por otros medios, que podrfan incluir cosido, soldadura, union por calor, fijacion mecanica o cualquier otro metodo de fijacion conocido en la tecnica de las etiquetas o de los marbetes.
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Otra alternativa consiste en la provision de una etiqueta o marbete con mas de un chip de RFID. Por ejemplo, la pelfcula receptora puede tener multiples rebajes en cada seccion, con un chip de RFID por rebaje. Los chips de RFID pueden estar dispuestos en una fila, columna o matriz y pueden estar interconectados electricamente.
Como otra alternativa, una etiqueta o marbete puede incluir componentes electricos y / o electronicos distintos de los chips de RFID. Por ejemplo, una etiqueta o marbete de RFID puede incluir un perceptor, un sistema microelectromecanico (MEMS) u otro tipo de componente. Los componentes pueden interconectarse electricamente para formar un circuito. El tipo de componentes electricos y / o electronicos a utilizar puede ser seleccionado por un experto normal en la tecnica y depende del uso que se le va a dar a la etiqueta o marbete.
Hay que hacer notar, de nuevo, que el chip de RFID no tiene que ser posicionado, necesariamente, en una cavidad, como se ha representado, por ejemplo, en la figura 2. El chip de RFID podrfa encontrarse sobre el sustrato, en lugar de en una cavidad, o podrfa estar incorporado de otra forma en o sobre el sustrato. Por ejemplo, el circuito integrado de RFID podrfa ser del tipo de “chip invertido”, en el que la pastilla esta fabricada de forma que los contactos expuestos o zonas de contacto de la misma, tengan protuberancias en ellas. En un encapsulado normal de chip invertido, se le da la vuelta a la pastilla y se la pone directamente en contacto con los conductores que proporcionan los contactos electricos para un circuito que incluye el circuito integrado. Las construcciones de etiquetas y de marbetes de RFID que utilizan la tecnologfa de “chip invertido” son facilitadas, por ejemplo, por KSW Microtec GmbH, de Dresden, Alemania.
Como otro ejemplo de tecnologfas de encapsulado de circuitos integrados compatibles con la presente invencion, el metodo de fabricacion de la invencion puede utilizarse con bandas con “marcos de conductores”. En esta realizacion, el circuito integrado se montarfa en una banda con una red de metal conductor que puede tener partes de area relativamente grandes, denominadas comunmente zonas o pestanas, para contacto directo con chips o dados semiconductores y elementos conductores para facilitar la interconexion electrica de los chips o dados mediante conexiones intermedias (por ejemplo, puentes) con la antena.
En consecuencia, debe comprenderse que la descripcion detallada no describe todos los diversos cambios que podrfan realizarse con respecto a los ejemplos especfficos ofrecidos en esta descripcion detallada.
A modo de ejemplo, un metodo de formacion de artfculos de RFID incluye las siguientes etapas:
proporcionar un material con microelectronica de RFID, en el que el material con microelectronica de RFID incluye una pluralidad de chips de RFID;
separar un material con microelectronica de RFID en una pluralidad de secciones, en el que cada una de las
secciones incluye uno o mas de los chips de RFID;
enganchar las secciones separadas mediante un miembro de transporte;
transportar las secciones sobre el miembro de transporte hasta una banda de antenas, en el que la banda de antenas incluye una pluralidad de antenas separadas que estan dispuestas sobre la misma; en el que cada seccion se transporta con un paso correspondiente al de una antena respectiva que se esta moviendo; y unir las secciones a la banda de antenas de tal modo que los chips de RFID de las secciones esten asociados con unas antenas correspondientes; y
en el que el material en banda de RFID se separa en secciones haciendo pasar el material en banda de RFID a traves de un lugar de corte entre un miembro de corte y el miembro de transporte
Preferiblemente, las etapas de metodo anteriores se procesan en el orden en el que se mencionan.
A modo de ejemplo, un metodo tambien se puede referir a un metodo de formacion de un artfculo de RFID, en el que el metodo comprende las etapas de
proporcionar un material en banda de RFID de material polimerico que tiene una pluralidad de rebajes, conteniendo cada uno de los rebajes un chip de RFID;
proporcionar una segunda banda que tiene unas antenas tal como separadas sobre la misma;
dividir el material en banda de RFID en una pluralidad de secciones, incluyendo cada una de las secciones uno o
mas de los chips de RFID;
indexar el paso de las secciones de RFID de una densidad elevada sobre dicho material en banda de RFID, a una densidad relativamente baja sobre un material con inserciones de RFID; y
unir las secciones a una pluralidad de antenas en un proceso continuo automatico, de tal modo que cada uno de los chips de RFID se encuentre junto a una de las antenas para formar el material con inserciones de RFID.
A modo de ejemplo, la etapa de indexacion puede incluir correlacionar las secciones de RFID con las antenas en una direccion a lo largo de la banda.
A modo de ejemplo, la etapa de indexacion puede incluir correlacionar las secciones de RFID con las antenas en una direccion transversal a la banda.
A modo de ejemplo, las etapas de division y de indexacion se efectuan usando un miembro de corte y un miembro
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de transporte, haciendose pasar el material en banda de RFID a traves de un lugar de corte entre el miembro de corte y el miembro de transporte, en el que se cortan secciones a partir del material en banda de RFID y son enganchadas por el miembro de transporte.
A modo de ejemplo, el miembro de transporte puede trasladar secciones desde el lugar de corte hasta un lugar de transferencia en el que cada una de las secciones se une a una antena.
A modo de ejemplo, el metodo puede incluir una indexacion, en el que en la etapa de indexacion, la separacion a lo largo de la banda de los chips de RFID sobre el material en banda de RFID se incrementa en la separacion de secciones correspondientes sobre el miembro de transporte, para casar con la separacion de unas antenas a las que se unen estos chips en el lugar de transferencia.
A modo de ejemplo, la etapa de indexar puede incluir ademas la etapa de transportar el material en banda de RFID con el fin de efectuar la indexacion del paso a lo largo de la banda del RFID en relacion con el paso de estos chips sobre el miembro de transporte.
A modo de ejemplo, el metodo puede incluir adicionalmente las etapas de:
desenrollar un primer rollo de material de anverso y laminar el primer rollo de material de anverso sobre el material con inserciones de RFID y desbobinar un segundo rollo de material de anverso, y unir el material de anverso procedente del segundo rollo al el material con inserciones de RFID en oposicion al primer material de anverso.
A modo de ejemplo, un metodo tal como se describe, en el que despues de la etapa de unir las secciones a una pluralidad de antenas en un proceso continuo automatico, el metodo comprende adicionalmente la etapa de formar una etiqueta adhesiva.
A modo de ejemplo, un metodo tal como se describe, en el que se forman antenas sobre dicha segunda banda mediante uno del grupo que esta constituido por: (i) impresion de tinta conductora; (ii) metalizacion por bombardeo atomico de metal; (iii) laminacion de hojas; y (iv) estampacion en caliente.
A modo de ejemplo, un metodo tal como se describe, en el que la etapa de indexar en la direccion transversal a la banda comprende dividir el material en banda de RFID de material polimerico en tiras.
Otro aspecto se puede referir a un metodo de formacion de un artfculo de RFID, comprendiendo el metodo las etapas de: proporcionar un material en banda de RFID de material polimerico que tiene una pluralidad de rebajes, conteniendo cada uno de los rebajes un chip de RFID; proporcionar una segunda banda que tiene unas antenas tal como separadas sobre la misma; dividir el material en banda de RFID en una pluralidad de secciones, incluyendo cada una de las secciones uno o mas de los chips de RFID; indexar el paso de las secciones de RFID de una densidad elevada sobre dicho material en banda de RFID, a una densidad relativamente baja sobre el material con inserciones de RFID, en las direcciones tanto a lo largo de la banda como transversal a la banda; y unir las secciones a una pluralidad de antenas en un proceso continuo automatico, de tal modo que cada uno de los chips de RFID se encuentre junto a una de las antenas para formar un material con inserciones de RFID.
A modo de ejemplo, las etapas de division y de indexacion se efectuan usando un miembro de corte y un miembro de transporte, haciendose pasar el material en banda de RFID a traves de un lugar de corte entre el miembro de corte y el miembro de transporte, en el que se cortan secciones a partir del material en banda de RFID y son enganchadas por el miembro de transporte.
A modo de ejemplo, el miembro de transporte traslada secciones desde el lugar de corte hasta un lugar de transferencia en el que cada una de las secciones se une a una antena.
A modo de ejemplo, el metodo puede incluir una indexacion, en el que en la etapa de indexacion, la separacion a lo largo de la banda del material en banda de RFID se incrementa en la separacion de secciones correspondientes sobre el miembro de transporte, para casar con la separacion de unas antenas a las que se unen estos chips en el lugar de transferencia.
A modo de ejemplo, la etapa de indexacion puede incluir adicionalmente la etapa de transportar el material en banda de RFID con el fin de efectuar una indexacion del paso a lo largo de la banda del RFID en relacion con el paso de estos chips sobre el miembro de transporte.
A modo de ejemplo, el metodo puede comprender adicionalmente las etapas de: desenrollar un primer rollo de material de anverso y laminar el primer rollo de material de anverso sobre el material con inserciones de RFID, y desbobinar un segundo rollo de material de anverso, y unir el material de anverso procedente del segundo rollo al el material con inserciones de RFID en oposicion al primer material de anverso.
A modo de ejemplo, un metodo tal como se describe, en el que despues de la etapa de unir las secciones a una pluralidad de antenas en un proceso continuo automatico, el metodo comprende adicionalmente la etapa de formar una etiqueta adhesiva.
5 A modo de ejemplo, un metodo tal como se describe, en el que se forman antenas sobre dicha segunda banda mediante uno del grupo que esta constituido por: (i) impresion de tinta conductora; (ii) metalizacion por bombardeo atomico de metal; (iii) laminacion de hojas; y (iv) estampacion en caliente.
A modo de ejemplo, un metodo tal como se describe, en el que la etapa de indexar en la direccion transversal a la 10 banda comprende dividir el material en banda de RFID de material polimerico en tiras.

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    REIVINDICACIONES
    1. Metodo de formacion de artfculos de RFID, incluyendo el metodo un proceso de fabricacion de rollo a rollo que comprende las etapas de:
    proporcionar un material en banda con microelectronica de RFID (502), en el que el material en banda con microelectronica de RFID (502) incluye una pluralidad de chips de RFID (454; 464; 474);
    separar el material en banda con microelectronica de RFID (502) en una pluralidad de secciones, en el que cada una de las secciones incluye uno o mas de los chips de RFID (454; 464; 474);
    enganchar las secciones separadas mediante un miembro de transporte (A), en el que el miembro de transporte (A) incluye un rodillo, y en el que el enganche incluye retener las secciones por medio de un soporte de vacfo en el rodillo;
    transportar las secciones sobre el miembro de transporte (A) hasta una banda de antenas (500), en el que la banda de antenas (500) incluye una pluralidad de antenas separadas (452; 462; 472) que estan dispuestas sobre la misma;
    en el que cada seccion se transporta con un paso correspondiente al de una antena respectiva (452; 462; 472) que se esta moviendo; y
    unir las secciones a la banda de antenas (500) de tal modo que los chips de RFID (454; 464; 474) de las secciones esten asociados con unas antenas (452; 462; 472) correspondientes; y
    en el que el material en banda con microelectronica de RFID (502) se separa en secciones haciendo pasar el material en banda con microelectronica de RFID (502) a traves de un lugar de corte entre un miembro de corte (D) y el miembro de transporte (A).
  2. 2. Metodo de la reivindicacion 1, en el que el material en banda con microelectronica de RFID (502) es un material en lamina de RFID o un material en banda de RFID o un material con microelectronica de RFID flexible o un material con microelectronica de RFID.
  3. 3. Metodo de la reivindicacion 1, en el que por el transporte, el material en banda con microelectronica de RFID (502) tiene sustancialmente la misma velocidad que la banda de antenas (500).
  4. 4. Metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el miembro de transporte incluye una cinta.
  5. 5. Metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el enganche incluye agarrar las secciones mediante un dispositivo de recogida y colocacion.
  6. 6. Metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende adicionalmente movimientos periodicos de avance y de retroceso del material en banda con microelectronica de RFID (502).
  7. 7. Metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la separacion incluye cortar el material en banda con microelectronica de RFID (502).
  8. 8. Metodo de la reivindicacion 7, en el que el miembro de transporte actua como un yunque durante el corte.
  9. 9. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que la separacion incluye cortar a tope o troquelar o punzonar o cortar con laser o perforar o hender el material en banda de RFID para formar las secciones.
  10. 10. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la union incluye hacer pasar la seccion y la banda de antenas (500) a traves de una zona de estrechamiento entre el miembro de transporte (A) y un miembro de laminacion.
  11. 11. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la union incluye unir unas respectivas de las secciones y las antenas (452; 462; 472) entre si.
  12. 12. El metodo de la reivindicacion 11, en el que la union incluye unir con un adhesivo, en el que el adhesivo es un adhesivo conductor o un adhesivo no conductor.
  13. 13. Metodo de las reivindicaciones 11 o 12, en el que la union incluye presionar una contra otra la seccion y la banda de antenas (500).
  14. 14. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que la union incluye curar con calor el adhesivo.
  15. 15. El metodo de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que incluye la etapa adicional de formar la banda de antenas (500), en el que las antenas (452; 462; 472) se forman al imprimir las antenas (452; 462; 472) sobre la banda de antenas (500).
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