JP2006528380A - Ｒｆ識別用セキュリティ素子 - Google Patents

Abstract

発明は、ＲＦ識別用セキュリティ素子（２）及びそのようなセキュリティ素子の作成のためのプロセスに関する。セキュリティ素子は、可撓性の非導電性基板層（２４）及び、基板層に与えられ、基板層の第１の表面領域においてＲＦ部品を形成するためにパターン形状に成形された、導電材料の導電層（２９）を有する。ＲＦ部品が設けられた表面領域において、少なくとも局所態様で、第１のレリーフ構造（２７）が第１の導電層（２９）に成形される。

Description

本発明は、可撓性で非導電性の基板層及び、基板層に与えられ、基板層の第１の表面領域においてＲＦ部品を形成するためのパターン形状につくられた、導電材料の第１の導電層を有する、ＲＦ識別用セキュリティ素子に関する。本発明はさらにそのようなセキュリティ素子の作成のためのプロセスに関する。

特許文献１は銅ラミネート層からエッチングプロセスを用いてつくられた一組のアンテナを有するＲＦ識別回路（ＲＦ＝無線周波数）を説明している。銅ラミネート層は誘電体に貼り付けられる。誘電体はいかなる電気的機能ももたらさないから、極めて薄い形につくることができ、したがってＲＦ識別回路の機械的可撓性が高められる。

特許文献２は基地局から発せられるＲＦ搬送波を反射して基地局に戻し、そうしながら、プログラムされた情報プロトコルにしたがって付加情報で変調して反射信号にする、ＲＦ識別回路を説明している。ＲＦ識別回路はメモリ及びＲＦ回路の１つまたはそれより多くのＲＦ部品を含む半導体回路を有する。半導体回路は基板上に搭載される。アンテナで受信されたＲＦ信号は半導体回路に送られる。基板は可撓性の非導電性基板である。アンテナは基板の一体構成部分である。アンテナはポリエステル層またはポリアミド層に貼り付けられた２５〜３５μｍ厚の銅線路からなる。

そのような構造のため、ＲＦ識別回路は極めて薄く、機械的に可撓性の形態を有し、よって、クレジットカード及び通行証のためのセキュリティ素子に極めて適している。
米国特許第４２２０９５６号明細書 米国特許第５５２８２２２号明細書

本発明の課題は、ＲＦ識別用の改善されたセキュリティ素子を提供することである。

上記課題は、可撓性で非導電性の基板層及び、基板層に与えられ、基板層の第１の表面領域においてＲＦ部品を形成するためのパターン形状につくられた、導電材料の第１の導電層を有し、第１のレリーフ構造が第１の導電層の、ＲＦ部品が設けられた、表面領域に少なくとも局所態様で成形されている、ＲＦ識別用セキュリティ素子によって達成される。本発明はさらに、ＲＦ部品を形成するためのパターン形状につくられた導電材料の第１の導電層が可撓性の導電性基板層の第１の表面領域において基板層に貼り付けられ、ＲＦ部品の電気的特性を変えるための第１のレリーフ構造が第１の導電層のＲＦ部品が設けられた表面領域において少なくとも局所態様で成形される、ＲＦ識別用セキュリティ素子の作成のためのプロセスによって達成される。

本発明により、ＲＦ識別用セキュリティ素子の機械的可撓性をさらに高めることができ、製造コストを低めることができるという利点が得られる。すなわち、本発明を用いることにより、一方では導電層厚を薄くすることが可能であり、同時にセキュリティ素子のＲＦ部品の品質を変えずにおくことが可能である。逆に言えば、ＲＦ部品の寸法及び厚さを変えずに、ＲＦ部品の品質、したがってセキュリティ素子の電気的特性を改善することが可能である。

ＲＦ識別（ＲＦ-ＩＤ＝無線周波数識別）という用語は一般に、物品または個人に付帯するトランスポンダと読取装置の間の無接触ＲＦ通信を表すために用いられる。この場合、トランスポンダは、例えば共振回路の一部であり、及び／または半導体ＩＣに接続されたアンテナを有する。ＲＦ部品という用語はＲＦ信号を処理するための部品、例えば、アンテナ、コイルまたはコンデンサを表すために用いられる。

本発明の有益な構成は従属請求項に述べられる。

本発明の好ましい一実施形態にしたがえば、導電層は第１の表面領域においてＲＦアンテナまたはコイルの形状につくられ、ＲＦアンテナまたはコイルが設けられる導電層の領域において、レリーフ構造の溝は、長さが、平均して電流方向に交差する方向よりも電流方向に沿う方向に配向される。これにより、下式：

で定義されるＱが改善される。ここで、Ｒ＝回路のオーミック抵抗、Ｃ＝容量、Ｌ＝アンテナの総合インダクタンスである。このタイプのレリーフ構造は、一方でＲＦアンテナまたはコイルを形成する導電体路の実効幅を拡大し、よって導電層厚を変えずに導電体路の抵抗を下げ、他方で、ＲＦアンテナまたはコイルの領域において、そのようにして達成される導電層の表面積の増大が表皮効果に影響を及ぼし、よってＲＦアンテナまたはコイルの実効抵抗をさらに下げる。したがって、そのようにすれば導電層をさらに薄い形につくり、それでもアンテナまたはコイルの品質を変えずにおくことが可能である。これにより、製造コストが下がり、高レベルの機械的可撓性をもつセキュリティ素子の作成も可能である。あるいは、導電層厚を変えず、ＲＦアンテナまたはコイルを形成する導電体路の幅を縮めることが可能であり、よってパッケージング密度を高めることができる。

この点において、ＲＦアンテナまたはコイルが設けられた導電層領域におけるレリーフ構造の溝は、長さが電流方向に沿う方向に配向されることが特に有利である。これにより、オーミック抵抗の特に大きな低減が達成される。

この場合、第１の領域における第１の導電層は、幅が５μｍから１０ｍｍの、好ましくは１００μｍの範囲の、１つまたはそれより多くの導電体路の形状につくられることが望ましい。

本発明の別の好ましい実施形態にしたがえば、セキュリティ素子が第２の導電層を有し、第１及び第２の導電層が第１の表面領域において容量素子を形成する。ここで、第１の表面領域における導電層の表面積はレリーフ構造によって増大しており、よって第１の表面領域における電荷密度が増大する。したがって、第１の表面領域に設けられた容量素子の容量も増大する。この効果は、容量素子が設けられる表面領域を縮小するため、またはレリーフ構造を用いることにより発振器回路の共振周波数の微調を実施するために用いることができる。そのようにすれば、セキュリティ素子のパッケージング密度を高め、セキュリティ素子の製造コストを下げ、電気特性を改善することが可能である。

この場合、容量素子領域に第１のレリーフ構造を設け、第１のレリーフ構造が相互に交差する複数の溝をもつレリーフ構造によって形成されることが特に有益である。そのようにすれば、特に高度にフラクタルな部品、したがって特に高い電荷密度レベルを達成することが可能である。このことは、第２のレリーフ構造が第２の導電層における容量素子が設けられた表面領域において少なくとも局所態様で成形される場合にも達成することができる。

プロファイル深さが５０ｎｍから１０μｍの範囲にあり、空間周波数が１００〜２０００本/ｍｍのレリーフ構造の使用が特に適していることがわかった。さらに、第１の導電層厚が５０ｎｍから５０μｍ、好ましくは約５００ｎｍであると有益であることがわかった。レリーフ深さ、空間周波数及び導電層厚のそのような組合せによれば、本発明によって達成される上述の利点は特に優れる。

さらに、第１の導電層が部分層の蒸着を用いて基板層に被着されると望ましいことがわかった。この場合、ＲＦ部品を第１の表面領域に形成するために、蒸着マスクを使用して金属層をパターン形状で部分的に蒸着しておくことができる。初めに全表面積にわたって蒸着を行い、次いで第１の表面領域を部分的に金属層を除去してパターン形状にすることで、ＲＦ部品を形成することも可能である。これは、上述した層厚範囲において特に、第１の導電層の作成における製造工学技術に関して利点をもたらす。

基板層が複製層であり、第１のレリーフ構造が複製層の、第１の導電層側の、表面に成形されれば望ましい。そのようにすれば、レリーフ構造が複製層の表面にも第１の導電層にも成形されて、基板層が第１の導電層のレリーフ形状を支持する。

レリーフ構造として、鋸歯形状レリーフ構造、例えばブレーズド回折格子が用いられることが好ましい。このタイプのプロファイル形状は高いフラクタル係数（実効幅対投影幅）と通常の試行−試験反復被覆プロセスによる定厚の第１の導電層の達成確率の間の成功裏の調和を表す。さらに、粗構造と微細構造の重畳で形成されるレリーフ構造の使用が有益であることがわかった。

本発明の別の好ましい実施形態にしたがえば、レリーフ構造はＲＦ部品の電気特性を改善するためにはたらくだけでなく、光学セキュリティ特徴を生じさせるためにもはたらく。すなわち、レリーフ構造は例えば、入射光により、別のセキュリティ特徴としてはたらく光回折効果を生じる、回折領域を有する。

さらに、セキュリティ素子がフィルム素子、特に、スタンプフィルム、ラミネートフィルム、ステッカーフィルム、またはそのようなフィルムの転写層部分の部分素子に相当すれば、特に有益である。そのようにすれば、セキュリティ素子を特に安価に作成することができる。後の使用に関して大きな利点もある。すなわち、光学セキュリティ素子は例えば、定期券、運転免許証、入場カード、クレジットカード、交通機関のためのパスカードまたはソフトウエアライセンスのようなセキュリティ書類に特定かつ安価な態様で貼り付けることができる。このことは、例えば、安全保護物品のため、物品追跡のためまたは物品真性保証のための、製品へのセキュリティ素子の貼付けにも同様に適用される。セキュリティ素子を特に薄くかつ可撓性をもつ素子とすることも可能である。

セキュリティ素子はＲＦ識別用の共振回路及び／またはＩＣを有することが望ましい。この点では、セキュリティ素子がフィルム素子の形態である場合、ＩＣをフィルム素子に実装するかまたはＩＣの電気的論理をフィルム素子の１つまたはそれより多くの層に実装することも可能である。接続路に接続される２つまたはそれより多くの部分容量素子が導電材料の第１の導電層につくられるという事実によって、セキュリティ素子の整調性がさらに高められる。セキュリティ素子の共振周波数の微調においては、次いで部分容量素子への接続路の１つまたはそれより多くが例えばレーザビームを用いて切り離される。そのようにすれば、例えば個々の共振周波数への個別化または個人化工程においてセキュリティ素子を整調することができ、よって、融通性のある使用が可能になり、製造コストが下げられる。

例としていくつかの実施形態を用い、添付図面を参照して、本発明を以下に説明する。

図１ａは、基板層１１及び、基板層１１の上面及び下面に与えられた、導電材料層で形成されたＲＦ識別用セキュリティ素子１を示す。

基板層１１は、例えば２０μｍ厚の、薄い弾性プラスチック材料で形成される。基板層１１の上面に与えられる導電層は、ＲＦアンテナコイル１２及び容量素子１３の極板を形成するように、パターン形状につくられる。基板層の下面に与えられる導電層もＲＦ部品を形成するためにパターン形状につくられ、極板１３とともに容量素子を形成する極板１４も極板１３の領域に形成される。

導電材料層厚は５０ｎｍから５０μｍである。図１ａに示されるような、導電層のパターン形状は、全表面積を覆う金属層からエッチングプロセスによるか、導電ペーストの塗布または細い金属線の貼付けによってつくられる。さらに、ＲＦアンテナコイル領域において、ＲＦ部品の電気的パラメータを変えるためのレリーフ構造が基板層１１の表面に与えられた導電層に成形される。

すなわち、レリーフ構造は例えば平面基板層上に固定された金属線の形につくられる。この点に関し、達成され得るパッケージング密度は、レリーフ構造が金属線の（基板層に関して）上面及び下面に成形されるだけでなく、レリーフ構造が金属線の側面にも成形されるという事実によって高められる。この場合、隣接する金属線路のレリーフ構造は互に噛み合うレリーフ構造形状、例えば、互いに位相が半周期ずれた、矩形、正弦波形または三角形構造を有することが好ましい。

導電層のパターンが付けられた形状は並列共振回路を形成し、その等価回路図が図１ｂに示される。

図１ｂは、抵抗Ｒ，容量Ｃ及びインダクタンスＬの並列接続からなる電気回路１４を示す。読取装置によって放射されるＲＦ信号により電圧がＲＦアンテナコイル１２に誘起され、よって出力電圧Ｖ_０が回路に印加される。

次に図１ｃは読取装置によって放射されるＲＦ信号の周波数に依存する出力電圧Ｖ_０を表す関数１５の図を示す。

下式：

で表される共振周波数ｆ_０において、図１ｂの回路の帯域幅Ｂは：

である。

したがって、Ｑは：

である。

最後に、これは電圧Ｖ_０、したがって誘起信号強度に対する以下の関係：

を与える。ここで、ｆ_０は共振周波数、ＮはＲＦアンテナコイル１２の巻数、ＳはＲＦアンテナコイル１２で囲まれた面積、Ｂ_０はＲＦ読取装置で受信される信号の強度、αは受信信号の伝搬ベクトルとＲＦアンテナコイル１２で定められる平面の間の角度である。

共振器の帯域幅は読取装置のデータレートの少なくとも２倍であるべきである。ここで、代表的なデータレートが７０ｋＨｚ、帯域幅が１５０Ｈｚ、搬送波周波数が１３.５６ＭＨｚであるとすれば、Ｑの最高値はＱ_最高＝１３.５６ＭＨｚ/１５０ｋＨｚ＝９６.８６である。

Ｑが高くなるほど誘起信号が強くなり、したがって読取装置とセキュリティ素子１の間の読取距離が長くなるが、対応して帯域幅が狭くなり、このため利用できるデータレートが低くなる。したがって、アンテナ回路のＱが搬送波周波数及びデータレートに依存する与えられた範囲にあれば、最良の結果がトランスポンダによって与えられる。

搬送波周波数が１３.５６ＭＨｚであり、データレートが７０ｋＨｚの上述した実施形態に対しては、４０〜６０のＱが誘起信号強度と帯域幅の間を最善に調和させることがわかった。この実際に確かめられたＱは、容量性部品及び誘導性部品に関する許容範囲のずれ及びＩＣの不整合により、帯域幅が理論的に確かめられた値より若干大きくなるように選ばれることから、上で確かめられたＱの最高値Ｑ_最高とは異なる。

既に上述したように、Ｑは抵抗Ｒ，容量Ｃ及びインダクタンスＬに依存する。容量Ｃ及びインダクタンスＬは、読取装置によって用いられ、共振周波数に対応する、搬送波周波数によってあらかじめ決定される。したがって、最適のＱを設定するためには、残る抵抗Ｒの影響が本質的である。ここで、本発明は、それを用いて抵抗Ｒに影響することができ、したがってトランスポンダを最適動作条件に設定することができる、別のパラメータを導入する。この場合、抵抗Ｒは、導電層厚及び導電層形状に依存するだけでなく、導電層に成形されるレリーフ構造のレリーフ形状、レリーフ深さ及び空間周波数にも依存する。

導電層厚は概ね関与する製造技術によってあらかじめ決定され、したがって、通常はＱの微調のために変えることはできない。さらに導電層に形を与える方法も信号強度に影響する。すなわち、例えば、アンテナコイルを形成する導電体路の幅は、導電体路幅がさらにコイルで囲まれる面積にも影響するため、所望に合せて変えることはできない。すなわち、利用できる面積が同じであれば、コイルの導電体路が広くなるほど、対応して信号強度が弱くなる（上式を見よ）。

したがって、レリーフ構造の形状によって、一方で抵抗Ｒの精確な微細設定、したがってそれぞれのトランスポンダに最適なＱの達成を可能にすることができる。ＲＦアンテナコイル１２の領域におけるレリーフ構造の溝が、長さが平均して電流方向に交差する方向にあるより電流方向に沿う方向に配向されていれば、導電層厚を変えずに抵抗Ｒを下げ、よって、ＲＦアンテナコイルに利用できる面積を変えず、また導電層厚を変えずに、信号強度が改善される（上式を見よ）。

次に本発明にしたがうセキュリティ素子の構造を、図２ａ，図２ｂ及び図２ｃを参照して詳細に説明する。

図２ａは、フィルム素子２で形成されるＲＦ識別用セキュリティ素子を示す。フィルム素子２はスタンプフィルムである。しかし、フィルム素子２が転写フィルム、ステッカーフィルムまたはラミネートフィルムであることも可能であり、あるいは本発明にしたがうセキュリティ素子がスタンプフィルム、転写フィルムまたはラミネートフィルムの転写層部分によって形成されることも可能である。フィルム素子２はキャリアフィルム２１及び転写層部分２２を有する。転写層部分２２は、剥離及び／または保護ラッカー層２３，２つの複製層２４及び２５，２つの導電層２９及び３０並びに接着層２６を有する。キャリア層２１は、例えば厚さが１２μｍから５０μｍのポリエステルフィルムからなる。剥離及び／または保護ラッカー層２３は０.３〜１.２μｍの層厚でキャリアフィルムに与えられる。複製層２４及び２５の層厚は２０μｍないしそれ以下である。

複製層２４は、キャリアフィルム２１並びに保護及び／または剥離ラッカー層２４で形成されるフィルム体に、例えば印刷プロセスを用いて、与えられる透明熱可塑性材料を含むことが好ましい。乾燥後、領域３１〜３７において、レリーフ構造２７がスタンプ工具を用いて複製層２４に複製される。しかし、この場合、キャリアフィルム２１並びに剥離及び／または保護ラッカー層２３で形成されるフィルム体にＵＶ複製ラッカーが塗布され、次いでレリーフ構造２７の複製のために部分的にＵＶ光で照射される、ＵＶ複製プロセスを用いて複製作業を行うことも可能である。レリーフ構造２７の複製後、架橋によるかまたは何か別の態様で複製ラッカーを硬化させる。次いで薄い導電層２９が、例えば、蒸着によるかあるいはスパッタリングまたは印刷によって、５０ｎｍから５０μｍ、好ましくは１μｍから１０μｍの層厚で、かかわる全面積を覆って複製層２４に与えられる。この場合、導電層は金属、例えば、銅、アルミニウム、金、銀または真鍮の層からなることが好ましい。導電層は上述した材料の合金または別の導電材料、例えば導電性ポリマからなることもできる。

導電層は次いで、例えば図２ｂに示される導電体路形状が領域３１〜３７に与えられるように、領域３８，３２，３４及び３６において部分的に除去される。この場合、導電層除去は、エッチングレジストを印刷し、次いでエッチングするか、エッチング剤を印刷するか、あるいは導電層被覆前にリフトオフマスクを印刷し、導電性被覆後のリフトオフ作業によって、行うことができる。適する形状の蒸着マスクによって、図２ａ及び２ｂに示される形状で、部分的かつパターン形状に蒸着作業を行っておくことも可能であることは理解されるであろう。別のプロセスはフォトレジストの露光に続くエッチング、またはレーザアブレーションである。

次いで複製層２５が与えられ、次いで、層２４及び２９に関して先に説明してあるように、レリーフ構造２８が複製され、次いで、図２ａに示されるように、導電層３０が部分的にパターン形状で与えられる。次いで接着層２６が与えられる。接着層２６は例えば高温接着剤である。

この場合、複製層２５及び導電層３０を省くことも可能であろう。フィルム体２が、例えば光学認知セキュリティ特徴を与える、また別の層を有し得ることは理解されるであろう。すなわち、フィルム体は例えば、干渉を用いて、視角依存色彩変移を生じさせるための薄膜層系を有することもできる。

次に図２ｂは表面領域４を有するフィルム素子２の一部を示す。導電層２９は、図２ｂに示されるように、巻数が２の平面コイルの形態で、表面領域４に成形される。

この場合、コイルの寸法は例えば以下の通りである。コイル長は８ｃｍ，コイル幅は５ｃｍ，巻幅は２ｍｍ，巻間隔は２ｍｍ，導電層厚はレリーフ構造２７のそれぞれの選択に依存して５０ｎｍと１０μｍの間である。

次にＱ＝５０を達成するにはコイル抵抗Ｒが選ばれなければならず、そのためには下式：

が適用される。

したがって、導電層２９の厚さｔｅが選ばれなければならず、これに関しては下の条件：

が適用される。ここで、ρは比抵抗、ｌはコイルの導電体路の全長、Ｆはフラクタル係数である。フラクタル係数Ｆはコイルの導電体路の実効幅と投影幅の比である。

高周波数で抵抗を変える表皮効果もこの場合考慮されなければならない。この点に関し、表皮厚さＤｓは下式：

によって決定される。ここでμは材料の透磁率であり、σは導電率である。

１３.５６ＭＨｚの領域の搬送波周波数において、２０μｍよりかなり薄い導電層厚では、表皮効果は無視できる。さらに高い周波数、例えば８９５ＭＨｚ帯または２.４５ＧＨｚ帯においては、対照的に、１μｍから５０ｎｍの範囲の導電層厚であってさえ、表皮効果が影響する。表皮効果によるコイルの抵抗の増大はレリーフ構造２７によって達成される表面積の増大によって低減される。

表面領域４は４つの部分領域４１〜４４を有し、４つの部分領域のそれぞれにおいてレリーフ構造２７の配向はそれぞれ異なる。すなわち、レリーフ構造２７の溝は、部分領域４１及び４３では水平方向に、部分領域４４及び４２では垂直方向に配向される。これにより、レリーフ構造２７の溝は長さが電流方向に極めて実質的に沿う方向に配向される。

図２ｃに示されるレリーフ構造がレリーフ構造２７に対するプロファイル形状として用いられる。

図２ｃは、幅４５を有し、レリーフ構造２７が成形された、コイルの導電体路の一部を示す。この場合、レリーフ構造２７は格子周期４７及びプロファイル深さ４６を有する。ここでフラクタル係数Ｆは格子周期４７及びレリーフ深さ４６で決定される実効幅と投影幅、すなわち幅４５との比から得られる。鋸歯状プロファイルに対し、フラクタル係数は下式：

から計算される。ここでｈ＝高さ、ｄ＝周期である。

したがって、プロファイル深さが１μｍの、図２ｃに示される鋸歯形状レリーフ構造に対しては、格子周期が２μｍであればフラクタル係数は１.６２になり、格子周期が１μｍであればフラクタル係数は２.４１になり、格子周期が０.５μｍであればフラクタル係数は４.２４になる。

ここで上述したコイルにおいてＱ＝１００を達成するには、レリーフ構造なしの導電層厚は１.４３μｍに選ばれることになるが、フラクタル係数が１.６２のレリーフ構造を用いれば層厚は０.８８μｍに選ばれることになり、フラクタル係数が２.４１であれば層厚は０.５９μｍに選ばれることになり、フラクタル係数が４.２４であれば層厚は０.３２μｍに選ばれることになる。したがって、上記からわかるように、Ｑ及び導電層２９に選ばれるべき層厚はレリーフ構造２７に極めて実質的に影響される。

次に図３及び４は、表面領域４においてレリーフ構造２７を配置及び成形する別の可能な方式を示す。

図３は表面領域５１及びレリーフ構造５２を示す。図３に示されるように、レリーフ構造５２の溝は同心矩形の形態で配列される。ここで、コイルの導電体路はレリーフ構造５２が成形される領域に設けられ、よってレリーフ構造５２は導電体路領域だけでなく、導電帯路間の中間スペースにも設けられる。これには、レリーフ構造５２が別のＲＦ部品、例えば巻数の異なるコイルのために用いられ得るという利点がある。

次に図４は、レリーフ構造が成形された部分領域５４を有する表面領域５３を示す。この場合導電層も部分領域５４にのみ設けられ、よってレリーフ構造は導電層が存在する領域を「はみ出す」。この場合、部分領域５４におけるレリーフ構造の溝はそれぞれ電流方向に配向され、よってコイルを形成する導電体路の長さ方向に必ず配向される。

図２ｃに示されるレリーフ構造以外に、別のいずれかのレリーフ構造を本発明のレリーフ構造として用い得ることは理解されるであろう。すなわち、例えば、正弦波形、矩形または三角形のプロファイル形状を持つレリーフ構造を用いることが可能である。空間周波数及びプロファイル深さを変えることもできる。この点に関しては既に上述したように、特に１００本/ｍｍと２０００本/ｍｍの間の空間周波数が、フラクタル係数に対して強い影響を与えるので、特によく適している。この場合、プロファイル深さは５０ｎｍから１０μｍの範囲から選ばれることが好ましい。

さらに、上述した電気的作用に加えて、レリーフ構造２７は、例えばセキュリティ素子２の付加的セキュリティ様相として用いることができる、光学効果を生じることも可能である。すなわち、例えば、一方では上述した電気的効果を示し、付加的光学セキュリティ特徴として光学作用も示す、例えば、ホログラム、回折格子、キネフォルム等のような、光回折効果を有する構造を意図して設計することが可能である。

すなわち、例えば図５は、周期６２をもつ粗構造及び周期６１をもつ微細構造の重畳によって与えられるレリーフ構造６０を示す。この場合、微細構造は例えば主として上述した電気的効果を生じさせるために用いることができ、一方、粗構造は主として与えられた光学セキュリティ特徴を生じるためにはたらく。したがって、そのような粗構造と微細構造の組み合わせにより、電気的効果を生じさせるために選ばれるべき最適表面形状を、光学セキュリティ特徴を達成するために必要な光学的表面形状から分離することが可能である。

逆の、すなわち、粗構造が主として電気的効果を生じるためにはたらき、微細構造が主として光学効果を生じるためにはたらく、可能性もある。

図６ａから６ｃはそれぞれ、導電層がＲＦアンテナを形成するために成形された表面領域６３，６４及び６５を示す。

表面領域６３は部分領域６３１〜６３４を有し、部分領域のそれぞれにおいて導電層がレリーフ構造上に与えられる。レリーフ構造は、部分領域６３１及び６３２においては垂直方向に配向され、部分領域６３３及び６３４においては水平方向に配向される。

表面領域６４は部分領域６４１〜６４７を有し、部分領域のそれぞれにおいて導電層がレリーフ構造上に与えられる。この場合、レリーフ構造は、部分領域６４２，６４４及び６４７においては垂直方向に配向され、部分領域６４１，６４３，６４５及び６４６においては水平方向に配向される。

表面領域６５は、部分領域６５１〜６６０において、レリーフ構造上に与えられた導電層を有する。レリーフ構造は、部分領域６５２，６５４，６５５，６５７及び６５９においては垂直方向に配向され、部分領域６５１，６５３，６５６，６５８及び６６０においては水平方向に配向される。

レリーフ構造のその他の形状に関しては図２ｃ，図３及び図４を参照のこと。

図７ａは、基板層７１，ＲＦアンテナコイル７２及び容量素子７０を有するセキュリティ素子７を示す。

ＲＦアンテナコイル７２は、図１ａに示されるＲＦアンテナコイル１２あるいは図２ｂ及び２ｃに示される表面領域４のコイルと同様の形状を有する。容量素子７０の精確な構造は図７ｂに示される。

図７ｂは容量素子７０の断面を示し、２つの導電層７３及び７６，２つの複製層７４及び７５並びにキャリア層８０を示す。導電層７３及び７６並びに複製層７４及び７５はいずれも図２ａの導電層２９及び３０並びに複製層２４及び２５と同様の形状を有する。キャリア層８０は例えばポリエステルフィルムまたはボンディング層である。しかし、層８０を省くことも可能であろう。容量素子７０はさらに接続素子７７を用いてＲＦアンテナコイル７２に接続される。図７ｂに示されるように、レリーフ構造７８及び７９がそれぞれ導電層７３及び７６に成形される。

容量素子７０の容量Ｃは：

として決定される。ここで、κは誘電定数、ε_０は真空の誘電率、Ａは極板の表面積、ｄ_ｓは極板間隔である。本実施形態において、κは２.１〜２.３，ε_０はほぼ８.９×１０^−１２Ｃ^２/Ｎ・ｍ^２，ｄ_ｓはほぼ２０μｍである。

この場合も、レリーフ構造７８及び７９は図２ｃに関して論じたように実効表面積を増大させる効果を与え、よって、この場合も、上式において表面積Ａにフラクタル係数が乗じられることになる。図７ｂに示されるように、レリーフ構造が両面の導電層に成形されれば、表面積Ａには両方のレリーフ構造のフラクタル係数が乗じられることになる。レリーフ構造７８及び７９が、例えば、１μｍのレリーフ深さ及び１μｍの格子周期を有していれば、フラクタル係数は２.４１であるから、表面積には２.４１×２.４１＝５.８１が乗じられることになる。

そのようにすれば、容量素子の表面積要件がレリーフ構造７８及び７９を用いることでかなり軽減され、あるいは、あらかじめ定められた表面積において、共振周波数：

の整調のために容量素子の容量をレリーフ構造７８及び７９の特定の形状を用いて調節することが可能になる。

この場合も、既に上述したように、レリーフ構造７８及び７９が容量素子７０の電気的特性に影響するようにはたらくだけでなく、光学セキュリティ素子として用いられる光学効果も生じる可能性がある。

次に図８ａは、図１ａ及び７ａに関して示したプロセスが容量素子の形状と組み合され、容量素子が接続路を用いて接続された複数の部分容量素子で形成される、本発明の別の実施形態を示す。すなわち、図８ａは、ＲＦアンテナコイル８１，複数のコンデンサＣ_１〜Ｃ_７及び、ＲＦアンテナコイル８１をコンデンサＣ_１〜Ｃ_６に接続する、複数の接続路を有するセキュリティ素子８を示す。目標を定めて接続路を切断することにより、後で容量素子の容量を変え、よってＲＦ共振回路の共振周波数を変えることが可能である。

すなわち、例えば、図８ｂに示されるように、目標を定めて接続路を切断することによってコンデンサＣ_１〜Ｃ_３をＲＦアンテナコイル８１で形成されるインダクタンスＬと直列回路で接続し、よって共振回路８２をつくることが可能である。さらに、図８ｃに示されるように、目標を定めて接続路を切断することによってコンデンサＣ_１〜Ｃ_３を並列回路で接続することが可能である。これは、部分コンデンサＣ_１〜Ｃ_３の総和がＲＦアンテナコイル８１のインダクタンスＬと対向関係で配置される共振回路８３を与える。

上記のことからわかるように、目標を定めて接続路を切断することによって複数の様々な容量値を後で得ることができ、よってセキュリティ素子８に個人化された一意的な周波数を後でエンコードすることができる。この場合、接続路の切断作業は例えばレーザを用いて行われる。

次に、本発明にしたがうＲＦ識別用セキュリティ素子の構成に関する別の可能な選択肢を論じるために、図９ａ〜９ｄを参照する。

図９ａはセキュリティ素子９１を示す。このセキュリティ素子は、共振回路を形成するために接続されたインダクタンス及び容量を有する。この場合、マイクロチップは備えられない。そのようなセキュリティ素子は例えば盗難防止手段としてはたらき、極めて特定された搬送波周波数に反応する。

図９ｂはインダクタンス及び容量を有するセキュリティ素子９２を示す。容量は図８ａに関して説明されたプロセスを用いて個人化することができ、よって、このセキュリティ素子は与えられた個人化周波数に応答する。そのようなセキュリティ素子は例えば識別及び認証に用いることができる。

図９ｃは、様々な共振回路が与えられ、したがって回路が２つまたはそれより多くの共振周波数を有するような態様でコイルが様々なコンデンサに接続されたセキュリティ素子９２を示す。後に個々の接続路を除去することにより、回路が有する共振周波数を決定することによって複数の項目の情報をエンコードすることが可能になる。すなわち、例えば、８つの異なる共振周波数を用いれば、エンコードに２^８−１の選択肢が可能である。そのようなセキュリティ素子は識別及び認証の目的に用いることができる。

図９ｄはアンテナ及びマイクロチップ９４を有するセキュリティ素子９３を示す。トランスポンダと読取装置の間の通信には簡単なＩＤ識別の通信、すなわち、トランスポンダに格納されたデータが識別され、新たに格納されるプロセスを含めることができる。そのような素子は、この場合、複雑な機能、特に、複雑な識別、認証、電子商取引及び電子行政の機能の実施が可能であるように、データを読み書きし、読取装置と通信することができる。

ＲＦ識別用の本発明にしたがうセキュリティ素子の略図である 図１ａのセキュリティ素子の等価回路図を示す 図１ａのセキュリティ素子の動作モードを示す関数の図を示す ＲＦ識別用の本発明にしたがうセキュリティ素子の略図である 図２ａのセキュリティ素子の部分領域の略図である 図２ａのセキュリティ素子の部分領域の略図である 図２ａのセキュリティ素子の別の実施形態を示す略図である 図２ａのセキュリティ素子の別の実施形態を示す略図である 図２ａのセキュリティ素子の別の実施形態を示す略図である 本発明にしたがうセキュリティ素子の表面領域の略図である 本発明にしたがうセキュリティ素子の表面領域の略図である 本発明にしたがうセキュリティ素子の表面領域の略図である ＲＦ識別用の本発明にしたがう別のセキュリティ素子の略図である ＲＦ識別用の本発明にしたがう別のセキュリティ素子の略図である ＲＦ識別用の本発明にしたがう別のセキュリティ素子の略図である 図８ａのセキュリティ素子のＲＦ部品の等価回路図を示す 図８ａのセキュリティ素子のＲＦ部品の等価回路図を示す ＲＦ識別用の本発明にしたがう別のセキュリティ素子の略図である ＲＦ識別用の本発明にしたがう別のセキュリティ素子の略図である ＲＦ識別用の本発明にしたがう別のセキュリティ素子の略図である ＲＦ識別用の本発明にしたがう別のセキュリティ素子の略図である

符号の説明

１，２，７，８ セキュリティ素子
４，５１，５３，６３，６４，６５ 第１の表面領域
１１，２４，７４ 可撓性非導電性基板層
１２，１３，７０，７２，８１ ＲＦ部品
２７，２８，６０，７８ 第１のレリーフ構造
２９，７３ 第１の導電層
７０ 容量素子
７６ 第２の導電層
７９ 第２のレリーフ構造

Claims (22)

1. ＲＦ識別用セキュリティ素子（１，２，７，８）であって、可撓性で非導電性の基板層（１１，２４，７４）及び、前記基板層に与えられ、第１の表面領域（４，５１，５３，６３，６４，６５）においてＲＦ部品（１２，１３，７２，７０，８１）を形成するためのパターン形状につくられた、導電性材料の第１の導電層（２９，７３）を有するセキュリティ素子において、
   前記ＲＦ部品が設けられている、前記表面領域において、第１のレリーフ構造（２７，２８，６０，７８）が少なくとも局所態様で前記第１の導電層（２９，７３）に成形されることを特徴とするセキュリティ素子。
2. 前記ＲＦ部品が設けられている、前記表面領域において、前記ＲＦ部品の電気特性を変えるための第１のレリーフ構造（２７，２８，６０，７８）が少なくとも局所態様で前記第１の導電層（２９，７３）に成形されることを特徴とする請求項１に記載のセキュリティ素子。
3. 前記基板層（２４）が複製層であり、前記第１のレリーフ構造（２７）が前記第１の導電層の側の前記複製層（２７）の表面に成形されることを特徴とする請求項１または２に記載のセキュリティ素子。
4. 前記第１の導電層（２９）が前記基板層（２４）に与えられた金属層であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセキュリティ素子。
5. 前記第１の導電層（２９，７３）の厚さが５０ｎｍから５０μｍ、好ましくは１〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のセキュリティ素子。
6. 前記第１の導電層（２９）が前記第１の表面領域（４，５１，５３，６３〜６５）においてＲＦアンテナ（１２）またはコイルの形状につくられ、前記ＲＦアンテナまたは前記コイルが設けられた前記導電層（２９）の前記領域において、前記レリーフ構造（２７，６０）の溝が平均して電流方向に交差する方向よりも前記電流方向に沿う方向に配向されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のセキュリティ素子。
7. 前記ＲＦアンテナまたはコイルが設けられた前記導電層の前記領域における前記レリーフ構造（２７）の前記溝が前記電流方向に沿う方向に配向されることを特徴とする請求項６に記載のセキュリティ素子。
8. 前記第１の表面領域（４）における前記第１の導電層（２９）が、幅が５０μｍから１０ｍｍ，好ましくは１００μｍの、１つまたはそれより多くの導電体路の形状につくられることを特徴とする請求項６または７に記載のセキュリティ素子。
9. 前記セキュリティ素子が第２の導電層（７６）を有し、前記第１の表面領域において前記第１及び前記第２の導電層（７３，７６）が容量素子（７０）を形成することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のセキュリティ素子。
10. 前記容量素子（７０）が設けられた前記表面領域において少なくとも局所態様で第２のレリーフ構造（７９）が前記第２の導電層（７６）に成形されることを特徴とする請求項９に記載のセキュリティ素子。
11. 前記第１のレリーフ構造（７８）が複数の相互に交差する溝を有することを特徴とする請求項９または１０に記載のセキュリティ素子。
12. 前記第１のレリーフ構造が５０ｎｍから１０μｍの範囲にあるプロファイル深さを有することを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のセキュリティ素子。
13. 前記レリーフ構造が１００〜２０００本/ｍｍの範囲にある空間周波数を有することを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載のセキュリティ素子。
14. 前記レリーフ構造（２７）のプロファイルが、鋸歯形、三角形、矩形または正弦波形であることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載のセキュリティ素子。
15. 前記第１のレリーフ構造（６０）が粗構造及び微細構造の重畳で形成されることを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載のセキュリティ素子。
16. 前記第１のレリーフ構造がさらに光学セキュリティ特徴を生じることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載のセキュリティ素子。
17. 前記セキュリティ素子がＲＦ識別用の共振回路を有することを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載のセキュリティ素子。
18. 前記セキュリティ素子がＩＣを有することを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載のセキュリティ素子。
19. 前記セキュリティ素子がフィルム素子、特に、スタンプフィルム、ラミネートフィルム、ステッカーフィルムまたはそのようなフィルムの転写層部分の部分素子であることを特徴とする請求項１から１８のいずれかに記載のセキュリティ素子。
20. ＲＦ部品（１２）を形成するためのパターン形状につくられた導電材料の第１の導電層（２９）が可撓性で非導電性の基板層（２４）の第１の表面領域において前記基板層に与えられているＲＦ識別用セキュリティ素子の作成のためのプロセスにおいて、
    前記ＲＦ部品の電気的特性を変えるための第１のレリーフ構造（２７）が前記第１の導電層（２９）において前記ＲＦ部品が設けられている前記表面領域（４）に少なくとも局所態様で成形されていることを特徴とするプロセス。
21. 前記第１の導電層（２９）が、例えば蒸着によって、全表面積を覆って前記基板層に与えられ、次いで前記導電層が部分的に除去されて、前記ＲＦ部品（１２）を形成するためのパターン形状にされることを特徴とする請求項２０に記載のプロセス。
22. 接続路で接続された２つまたはそれより多くの部分容量素子が前記第１の導電層につくられ、後に、共振周波数の微調のために前記部分容量素子への前記接続路が切断されることを特徴とする請求項２０または２１に記載のプロセス。

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