SOPORTE DE DISPOSITIVO DE IDENTIFICACION DE RADIOFRECUENCIA Y SU METODO DE MANUFACTURA
CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con dispositivos de identificación de radiofrecuencia diseñados para ser construidos en objetos tales como documentos de seguridad y específicamente se relaciona con un soporte de dispositivo de identificación de radiofrecuencia y su método de manufactura.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los dispositivos de identificación de radiofrecuencia sin contacto (RFIDs, por sus siglas en inglés) son incrementadamente usados para identificación de personas gue se mueven alrededor de zonas de acceso controladas o transitan de una zona a otra. Un RFID sin contacto es un dispositivo integrado de una antena y un chip conectado a las terminales de la antena. El chip usualmente no está energizado y recibe su energía por un acoplamiento electromagnético entre la antena del lector y la antena del RFID, la información se intercambia entre el RFID y el lector y particularmente la información almacenada en el chip que se relaciona con la identificación del poseedor del objeto en el cual el RFID se ubica y a su autorización para entrar en una zona de acceso controlada. Ref.: 197558
De esta manera, los pasaportes pueden incorporar RFIDs para identificar el poseedor del pasaporte. La memoria del chip contiene información tal como la identidad del poseedor del pasaporte, su país de origen, su nacionalidad, visas de diferentes países visitados, fechas de entrada, restricciones de movimientos, elementos biométricos, etc. El dispositivo RFID es generalmente incorporado en la tapa de cubierta inferior del pasaporte. Una antena luego es impresa por serigrafía usando tinta cargada con partículas de plata en la tapa de cubierta inferior reforzada de la cubierta del pasaporte. El chip luego se conecta pegando las terminales de conexión de la antena. Luego, la hoja suelta del cuadernillo de las páginas del pasaporte es laminada a la parte posterior de la tapa de cubierta superior reforzada. Esta modalidad tiene una desventaja, ya que no es impermeable y particularmente no puede resistir el paso del pasaporte a través de una lavadora. Si el papel en el cual la antena es impresa por serigrafía no es resistente al agua, el último absorbe agua y se hincha, lo cual causa fracturas de la antena y por lo tanto una ruptura de la conexión eléctrica entre la antena y el chip. Este problema se puede superar por el uso de un dispositivo RFID elaborado de una "incrustación" de plástico. En este caso, la incrustación incluye la antena y el chip, el montaje completo es incrustado en las capas de plástico. La
incrustación luego se une entre la hoja suelta y la cubierta del pasaporte. Una de las desventajas de tal dispositivo RFID es la diferencia en material entre la incrustación y el pasaporte. El último se hace de plástico, la unión entre los dos no es óptima. Usando un soporte de RFID con al menos uno de sus lados externos hecho de papel permite que esta desventaja sea superada . Pero el problema de usar papel depende de su capacidad para deslaminarse sobre su espesor en el caso de un intento de arrancarlo. La deslaminación también puede ocurrir en los bordes del soporte después de un cierto periodo de uso, lo cual es una desventaja definida cuando el soporte se propone que sea usado en un documento seguro cuya vida útil debe extenderse durante varios años. Además, un documento seguro tal como un pasaporte implica que las páginas del pasaporte y en consecuencia la cubierta que soporta el dispositivo RFID serán sometidas a impactos debido al estampado o colocación de visas, lo cual expone el chip electrónico a un riesgo de destrucción significativo .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Por esta razón, el propósito de esta invención encontrar estas desventajas ofreciendo un soporte
dispositivo de identificación de radiofrecuencia que tiene una buena afinidad para pegarse con papel y que no se deslamina sobre el espesor y además que protege el dispositivo RFID de riesgos de destrucción causados por impactos o choques. Otro objeto de la invención es suministrar una libreta de identidad tal como un pasaporte que integra tal dispositivo de identificación de radiofrecuencia. El propósito de la invención por consiguiente es un soporte de dispositivo de identificación de radiofrecuencia que muestra una antena impresa por serigrafia en un soporte y un chip conectado a las terminales de conexión de la antena. De acuerdo con una característica principal de la invención, una capa termoplástica y una capa superior del papel sintético son laminadas en el soporte de antena para obtener un dispositivo RFID resistente al agua y ambientes húmedos de modo que la antena y el chip son atrapados en el termoplástico y de este modo las tres capas no se puedan separar. Otro propósito de la invención se refiere a una libreta de identidad, la cual incluye un soporte de dispositivo de identificación de radiofrecuencia (RFID) de acuerdo con el primer propósito de la invención. Finalmente, otro propósito de la invención se refiere a un método de manufactura de un soporte de dispositivo de identificación de radiofrecuencia (RFID), el dispositivo caracteriza una antena y un chip conectado a la antena, el método incluye las siguientes etapas:
imprimir por serigrafia una antena que muestra contactos en un soporte, colocar material dieléctrico adhesivo entre los contactos de la antena, posicionar el chip en el soporte de modo que los contactos del chip se ubican opuestos a los contactos de la antena, conectar el chip a los contactos de la antena ejerciendo presión en el chip, colocar en el soporte una capa termoplástica y una capa superior de un material que no se funde tal como papel sintético, la capa superior se proporciona con una cavidad en la ubicación del chip, laminar conjuntamente el soporte, la capa termoplástica y la capa superior, para obtener un dispositivo RFID resistente al agua y ambientes húmedos y de este modo la antena y el chip son atrapados en el termoplástico y de este modo las tres capas no se pueden separar.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Los propósitos, objetos y características de la invención llegarán a ser más evidentes a partir de la siguiente descripción cuando se toma en conjunto con las figuras acompañantes en las cuales:
La figura 1 representa la vista frontal del soporte de antena al cual el dispositivo RFID se une, La figura 2 representa una sección transversal del soporte de antena al cual el dispositivo RFID se une, La figura 3 representa una sección transversal de las diversas capas las cuales integran el soporte de dispositivo RFID, La figura 4 representa una sección transversal del soporte de dispositivo RFID de acuerdo con la invención, La figura 5 representa la instalación del soporte de dispositivo RFID en la cubierta de una libreta de identidad, La figura 6 representa una sección transversal de la cubierta de la libreta y la instalación del soporte de dispositivo RFID, La figura 7 representa una sección transversal del soporte de dispositivo RFID de acuerdo con una variante de la invención, La figura 8 representa una sección transversal de la cubierta de la libreta y la instalación del soporte de dispositivo RFID de acuerdo con la variante, La figura 9 representa la instalación del cuadernillo de páginas internas de la libreta.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a la figura 1, una primera capa 20 se
usa como un soporte para la antena y su tamaño corresponde a aquel de un pasaporte cerrado, es decir aproximadamente 88 x 125 mm. El material de la capa 20 es un material que no se funde y por consiguiente no se deforma irreversiblemente cuando la temperatura incrementa. El material de la capa 20 preferiblemente es un material cuya cohesión no se modifica mucho durante una operación de laminación en caliente la cual consiste en ejercer presión. La antena 12 que integra un elemento esencial del dispositivo RFID consiste de una o más vueltas impresas por serigrafia con una tinta polimérica eléctricamente conductora, cargada con elementos conductores tales como plata, cobre o carbono. Cada extremo de la antena se conecta a uno de los dos contactos 17 y 19 de la antena los cuales también son impresos por serigrafia. Las vueltas son interconectadas por un puente eléctrico 21 más comúnmente referido como el "cruzamiento". Una tira aislante 23 de la tinta dieléctrica es impresa por serigrafia entre el cruzamiento y algunas de las vueltas de la antena 12 para permitir que las vueltas de la antena se sobrepongan sin contacto eléctrico. De acuerdo con una modalidad preferida de la invención, la antena es impresa por serigrafia en este material en varias etapas. La primera etapa consiste en imprimir por serigrafia las vueltas de al antena 12 y los dos contactos 17 y 19 de la antena. La segunda etapa consiste en imprimir por serigrafia una tira aislante 23 para permitir que
las vueltas de la antena 12 se sobrepongan. La tercera etapa consiste en imprimir por serigrafia el puente eléctrico 21 el cual conecta la vuelta más externa de la antena 12 del grupo de vueltas. La siguiente etapa consiste en conectar el chip en los contactos de la antena 12. Un material dieléctrico adhesivo se coloca en el soporte de antena 20, entre los dos contactos 17 y 19 de la antena 12. Este material adhesivo se aplica antes que el chip se coloque en el soporte, diferente el proceso "Chip Invertido" tradicional en el cual el adhesivo se aplica una vez que el chip se conecta. Esta etapa por consiguiente es mucho más fácil de realizar y la salida es mucho mejor. El adhesivo usado es preferiblemente resina epoxi que se retícula a 150°C. También es posible usar pegamento tipo cianoacrilato , la cual se polimeriza a temperatura ambiente . Una vez que el material adhesivo se ha aplicado, el chip 10 se posiciona en el soporte de antena de modo que los contactos del chip 17 y 19 están opuestos a los contactos de la antena como se muestra en sección transversal en la figura 2. La presión luego es ejercida en el chip 10 de modo que los contactos no deformables del chip se hunden en los contactos 17 y 19 de la antena 12. Bajo la presión ejercida, los contactos de la antena luego son deformados. El soporte de la antena 20 se comprime bajo la presión ejercida en el chip y
también puede deformarse. Luego se señala que la superficie de contacto entre los contactos del chip y los contactos de la antena 12 es máxima, aún cuando la presión no está siendo ejercida más tiempo. Los contactos del chip son preferiblemente de forma cónica. Como un resultado de la presión, el material dieléctrico adhesivo 20 se expande y cubre la superficie completa del chip entre los contactos y penetra en la profundidad del soporte de antena . Por consiguiente hace posible que el montaje mecánico entre el chip 10 y el soporte de antena 20 - y por esto el contacto eléctrico entre el chip y la antena - sea reforzado. El material dieléctrico adhesivo usado es preferiblemente fluido y tiene un poder de penetración fuerte. El soporte luego se pasa a través de un horno para reticular el pegamento. Una vez que el chip 10 se fija al soporte, la siguiente etapa consiste en laminar conjuntamente el dispositivo RFID y las diversas capas que completarán el soporte de dispositivo RFID. La modalidad descrita se adapta de modo que el soporte de dispositivo RFID obtenido se puede integrar en una libreta de identidad tal como un pasaporte. De acuerdo con la modalidad preferida de la invención, las diversas capas que completan el soporte de dispositivo RFID como se muestra en la figura 3 comprenden el soporte de antena 20, una capa termoplástica 22 y una capa superior 24.
El dispositivo se hace laminando las diversas capas una vez que el chip se fija en el soporte de antena 20. Una primera capa de termoplástico 22 se coloca en el soporte de antena 20. El espesor de la capa termoplástica está entre 40 y 80 µ?? y preferiblemente está en el orden de 50 pm. La capa superior 24 caracteriza una cavidad 26 ubicada de tal forma que se sobrepone al chip y cuya área superficial es mayor que aquella del chip de modo que la presión ejercida durante la etapa de laminación no alcanza el chip cuando la presión se ejerce uniformemente sobre la superficie completa de la hoja pero no se ejerce en la ubicación de la cavidad colocada arriba de la ubicación del chip. La cavidad 26 es preferiblemente circular con un diámetro en el orden de 6 mm. La etapa de laminación consiste en soldar mediante moldeo por presión en caliente las capas 20, 22, 24 para obtener un soporte de dispositivo RFID 2 como se muestra en la figura 4. La temperatura y la presión alcanzadas están en el orden de 160°C y 200 bar, respectivamente. Como se estableció previamente, el soporte de antena 20 preferiblemente se hace de un material que no se funde y por consiguiente no se deforma de manera irreversible cuando la temperatura incrementa hasta 160°C. Además, este material no se puede deslaminar tiempo extra, si o no es intencional. El soporte 20 preferiblemente se hace de papel sintético que consiste de una capa no orientada única de un polímero tal como polietileno o
polipropileno cargado con minerales entre 40 y 80%. Su composición produce una baja densidad en el orden de 0.57 g/cm3 gracias a su red microporosa y su espesor está en el orden de 180 ym. El espesor puede ser menor sin desviarse del alcance de la invención. Aún aunque la capa termoplástica 22, directamente en contacto con el chip, no se perfora con una cavidad en la ubicación del chip, la presión ejercida durante la laminación no se transmite al chip al grado que obtiene daño . A los valores de temperatura y presión usados durante la etapa de laminación, el termoplástico que comprende la capa 22 llega a ser suave y se derrite mientras es atrapado entre las dos capas respectivas del soporte de antena 20 y la capa superior 24. Durante la laminación, el soporte de antena proporciona el dispositivo que consiste de la antena 10 y el chip 12 con una rigidez y una cohesión que previene cualquier ruptura eléctrica puesto que el material de la capa que forma el soporte de antena resiste sin conseguir deformarse y especialmente sin deslizarse a temperaturas y presión de la etapa de laminación. La capa termoplástica reforzada 22 tiene atrapado los diseños elevados del soporte de antena 20 de modo que la antena 10 y el chip 12 son incrustados en el termoplástico 22. Una sección transversal de las diversas capas 20, 22, 24 mostrará que la antena 10 y el chip 12 son moldeados en el termoplástico 22, el último tiene cubierto el
chip en la ubicación de la cavidad 26. De esta manera, en un ambiente húmedo, está la capa termoplástica que proporciona el soporte de dispositivo RFID con una rigidez y cohesión que previene cualquier ruptura eléctrica. El termoplástico hace posible que las dos capas 20 y 24 sean soldadas conjuntamente y juega el papel de un pegamento entre estas dos capas. La capa superior 24 con un espesor de 180 µp es preferiblemente del mismo material como el soporte de antena 20, por lo tanto de papel sintético como se definió anteriormente. El soporte de dispositivo RFID 2 hecho de esta manera laminando capas 20, 22, 24 y mostrado en sección transversal en la figura 3 tiene un espesor de aproximadamente 350 ym. La flexibilidad del soporte de dispositivo RFID 2 obtenido depende del espesor de la capa termoplástica 22 usada. Cuanto más se reduce el espesor de la capa termoplástica, tanto más flexible es el soporte de dispositivo RFID. De acuerdo con la figura 5, el soporte de dispositivo RFID 2 se pega sobre una de las dos tapas de cubierta 11 de la libreta de identidad, preferiblemente en la tapa de cubierta inferior 14 pero podrá también ser pegado sobre la tapa de cubierta superior 16. El lado del soporte de dispositivo RFID opuesto al soporte de antena y el chip, por lo tanto la capa 24, se pega en la tapa de cubierta de la
libreta de identidad para proteger el chip tanto como sea posible de los impactos que podrán ocurrir dentro de la libreta. Más generalmente, el soporte de dispositivo RFID 2 se pega usando un pegamento la cual, una vez seca, es insoluble en agua. Para mantener el mismo espesor sobre la cubierta completa de la libreta, es ventajoso fijar en la otra tapa de cubierta de la libreta, una que no porta el soporte de dispositivo RFID, una o más capas que forman un soporte 3 como se muestra en la figura 6 y cuyo espesor total es equivalente al espesor del soporte de dispositivo RFID 2. El soporte 3 por lo tanto preferiblemente es de un tamaño idéntico a aquel del soporte de dispositivo 2. Por ejemplo y de acuerdo con la figura 6, es posible manufacturar un soporte 3 sin dispositivo RFID que consiste de una capa única de papel sintético 50 o, alternativamente, para laminar conjuntamente una capa de papel sintético, una capa de termoplástico y una capa de papel sintético, la capa única o el conjunto de capas es del mismo espesor total como todas las capas 20, 22, y 24. El soporte 3 asi manufacturado luego es pegado a la segunda tapa de cubierta 11 de la libreta, mientras deja una tira libre de la cubierta en la ubicación de la unión de la libreta. De acuerdo con una variante de la invención, los soportes 2 y 3 se pueden manufacturar conjuntamente para ser integrales entre si por medio de una capa superior única de
papel sintético 64 para formar un soporte de dispositivo RFID 4 como se muestra en la figura 7. Una primera capa de termoplástico 22 se coloca en el soporte de antena 20 cuyo espesor está entre 40 y 80 ym, pero preferiblemente en el orden de 50 µ?t?. Una segunda capa termoplástica 62 también se coloca en una segunda capa 60 de papel sintético. Las capas 20, 22, 60, y 62 tienen el mismo tamaño correspondiente en longitud al tamaño de una libreta de identidad cerrada pero cuya anchura es ligeramente menor que la anchura de una libreta de identidad cerrada. Una capa superior 64 se coloca en las capas 22 y 62 para dejar un espacio entre las mismas. La capa 64 caracteriza una cavidad 26 ubicada de tal forma que se sobrepone al chip y cuya área superficial es mayor que aquella del chip de modo que la presión ejercida durante la etapa de laminación no alcanza el chip cuando la presión es ejercida uniformemente sobre la superficie completa de la hoja pero no es ejercida en la ubicación de la cavidad colocada arriba de la ubicación del chip. La cavidad 26 preferiblemente es circular con un diámetro en el orden de 6 mm. La etapa de laminación entonces consiste en soldar mediante moldeo por presión en caliente las diversas capas 20, 22, 60, 62, y 64. El soporte 4 que actúa como un soporte de dispositivo RFID para la variante de la invención se muestra en sección transversal en la figura 8. Teniendo un tamaño igual a aquel de la libreta de identidad abierta, incluye dos
partes gruesas 42 y 43, la parte 42 contiene el dispositivo RFID, las dos partes se sobreponen a las tapas 14 y 16 de cubierta 11 de la libreta, y una parte más delgada diseñada para sobreponerse a la unión de la libreta de identidad. Sin embargo, el soporte de dispositivo de RFID 2 como se describe también se puede integrar en la libreta uniendo uno de sus lados, preferiblemente en el lado de soporte de antena, en cualquier tipo de objeto tales como ropas, libros, documentos de papel, envasado, cartones, etc. La libreta de identidad 1 representada esquemáticamente en la figura 9 es completamente formada instalando el cuadernillo de las páginas internas 37. El método de manufactura consiste en hacer el cuadernillo de páginas internas usando un hilo seguro para conectarlas entre si. En la manufactura de un pasaporte tradicional, las hojas sueltas son laminadas en las tapas de cubierta, la hoja suelta 36 es laminada con la tapa de cubierta superior 16 mientras la hoja suelta inferior 34 es laminada con la tapa de cubierta inferior 14. De esta manera, de acuerdo con la invención, la parte posterior de la hoja suelta inferior 34 del cuadernillo de páginas de la libreta de identidad es encolada luego presionada contra el soporte de dispositivo RFID 2 pegado en la tapa de cubierta inferior de la cubierta de la libreta, por consiguiente en el lado de la capa de soporte de antena 20. O alternativamente, de acuerdo con la variante descrita antes,
la parte posterior de la hoja suelta inferior 34 del cuadernillo de páginas de la libreta de identidad es encolada luego presionada contra la parte 42 del soporte 4, la parte 42 es una que contiene el chip y la antena mientras el frente de la hoja suelta 36 es encolado luego presionado contra la parte 43 del soporte 4. El pegamento usada preferiblemente es un pegamento que, una vez seco, llega a ser insoluble en agua. El uso de papel sintético para hacer el soporte de dispositivo RFID es una ventaja indisputable de la invención. Por una parte, el uso de papel sintético simplifica la operación de laminación realizada a temperaturas en el orden de 160°C, ya que es estable a estas temperaturas contrario a los materiales termoplásticos tales como PVC o PETG. El soporte de dispositivo RFID 2 ó 4 hecho de acuerdo con la invención tiene papel sintético en ambos de sus lados, lo cual simplifica la unión y optimiza su integración, en la libreta de identidad cuando las uniones se realizan papel contra papel. Como un resultado, el papel sintético tiene una baja densidad debido a su estructura microporosa, lo cual lo proporciona con buena afinidad para pegarse con papel contrario a los materiales plásticos tradicionales tales como PVC o PET . La libreta de identidad asi obtenida tiene la ventaja de una gran cohesión entre todas las partes que la integran y particularmente entre el soporte de dispositivo RFID y la libreta de identidad misma. El pegamento penetra
profundamente en el papel sintético ya que penetra en el papel y por consiguiente particularmente en el papel del cual la cubierta de la libreta se hace, lo cual hace imposible remover las capas 20, 22, y 24 entre si y lo cual hace inseparables las tres capas que integran el soporte. El material termoplástico usado para las capas 22 y 52 preferiblemente es cloruro de polivinilo (PVC), pero también podrá ser poliéster (PET, PETG) , polipropileno (PP), policarbonato (PC) o acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) . Además, el arranque deliberado del soporte de dispositivo RFID integrado en la libreta no es posible ya que el papel sintético no se deslamina sobre el espesor. Durante la laminación o después, el exterior de la cubierta de la libreta se puede someter a una placa que tiene diseños elevados especiales para producir un grano particular en la cubierta para hacer la libreta de identidad resistente a la alteración. Venta osamente, el soporte de dispositivo RFID y la libreta de identidad de acuerdo con la invención se pueden someter a un ciclo de lavado en una lavadora sin que la conexión eléctrica entre el chip y la antena sea alterada, manteniendo asi para estos artículos la capacidad de ser leídos por acoplamiento electromagnético con un lector proporcionado para este propósito. El soporte de dispositivo RFID y el dispositivo RFID
también se puede hacer en formato ISO de tarjetas inteligentes de modo que se pueden usar para manufacturar tarjetas inteligentes sin contacto. Las dos capas externas de papel sintético y la capa termoplástica están en el formato ISO de tarjetas inteligentes y la antena también se adapta de modo que el tamaño de vueltas es ligeramente menor que el formato ISO de tarjetas inteligentes. En este caso, una etapa adicional en el método de manufactura descrito anteriormente consiste en personalizar la tarjeta por impresión en una o ambas caras de la tarjeta. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.