PT1210698E - Transponder sobremoldado e respectivo processo de fabrico - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO "TRANSPONDER SOBREMOLDADO E RESPECTIVO PROCESSO DE FABRICO"

Campo do Invento 0 presente invento refere-se, de modo geral, ao campo da sobremoldagem de componentes e dispositivos electrónicos que possuem núcleos de ferrite, núcleos de metais em pó e núcleos de magnetes de produtos de energia elevada, e mais especificamente a produtos manufacturados por sobremoldagem de componentes electrónicos que incorporam esses materiais. A presente invenção possui aplicações, em especial, no campo dos componentes e dispositivos de identificação electrónica ("EID") ou de identificação por radiofrequência ("RFID") fabricados pelo processo de sobremoldagem.

Antecedentes da Invenção

Os núcleos de ferrite, os núcleos de metais em pó e os 2 magnetes de produtos de energia elevada, tais como magnetes de samário-cobalto e neodimio-ferro-boro, possuem determinadas propriedades de campo magnético e eléctrico vantajosas que os tornam ideais para utilização em determinados tipos de componentes electrónicos e de circuitos.

Esses tipos de materiais são frangiveis, apesar de os materiais poderem ser fabricados numa variedade de formas e geralmente exibirem boas caracteristicas mecânicas quando submetidos a cargas de compressão.

No entanto, esses materiais frangiveis, de modo geral, são fracos em resistência à tracção, com tendência para fender ou fracturar quando submetidos a cargas de tracção, cargas de flexão ou cargas de impacto relativamente pequenas.

As fissuras e fracturas nos materiais frangiveis fabricados podem diminuir substancialmente as propriedades benéficas de campo magnético e eléctrico, contrariando negativamente as suas caracteristicas desejadas.

Deste modo, a utilização desses tipos de materiais 3 frangíveis requer a consideração e a acomodação às suas propriedades físicas limitativas.

Uma aplicação exemplificativa que pode beneficiar com a utilização de um núcleo de ferrite, como parte de um circuito electrónico, é um circuito transponder (emissor/receptor) de Identificação Electrónica ("EID") ou de Identificação por radiofrequência ("RFID") usado em sistemas EID ou RFID.

Os sistemas EID ou RFID incluem, geralmente, um emissor de sinal ou "leitor" capaz de emitir um sinal de elevada frequência na gama de bandas de frequência de quilohertz (kHz) ou um sinal de frequência ultra-elevada na gama de bandas de frequência de megahertz (MHz). 0 sinal emitido pelo leitor é recebido por um "transponder" que é activado de alguma forma durante a detecção ou recepção do sinal proveniente do leitor.

Em sistemas EID ou RFID, o "transponder" gera um sinal ou liga-se por indução ao leitor, para permitir que o leitor obtenha os dados ou o código de identificação de uma memória no transponder. 4

De modo geral, o transponder de um sistema EID ou RFID incluirá circuitos processadores de sinais que se ligam a uma antena, tal como uma bobine.

Para algumas aplicações, a bobine pode estar enrolada em torno de um núcleo de ferrite, metal em pó, ou magnético. 0 circuito processador de sinal pode incluir vários componentes operacionais diferentes, incluindo circuitos integrados, conforme se sabe na especialidade, e muitos, se não todos, os componentes operacionais podem ser fabricados num único circuito integrado que é o principal componente do circuito processador de sinal de dispositivos de EID e RFID.

Por exemplo, determinados tipos de transponders de RFID "activos" podem incluir uma fonte de energia tal como uma pilha que pode também estar ligada à placa de circuito e ao circuito integrado. A pilha é utilizada para fornecer energia ao circuito processador de sinal durante o funcionamento do transponder.

Outros tipos de transponders tais como os transponders 5 "Half Duplex" ("HDX") incluem um elemento para receber energia do leitor, tal como uma bobina, e elementos para converter e armazenar a energia, por exemplo um circuito transformador/condensador.

Num sistema HDX, o sinal emitido, gerado pelo leitor, é ligado e desligado, ligando indutivamente a bobina quando se encontra no ciclo de emissão para carregar o condensador.

Quando o sinal emitido pelo leitor cessa, o condensador descarrega para o circuito do transponder para fornecer energia ao transponder que, depois, pode emitir ou gerar um sinal que será recebido pelo leitor.

Um sistema "Full Duplex" ("FDX"), por comparação, inclui um transponder que geralmente não inclui nem uma pilha, nem um elemento para armazenar energia.

Em vez disso, num transponder FDX, a energia no campo emitida pelo leitor é ligada por indução para a antena ou bobina do transponder e passa através de um rectificador para obter energia para accionar o circuito processador de sinal do transponder e gerar uma resposta ao leitor em simultâneo com a emissão do sinal emitido pelo leitor. 6

De modo notável, são conhecidas na especialidade muitas concepções diferentes de circuitos para transponders HDX e FDX activos, e foram descritas em muitas patentes publicadas, e portanto, não são aqui descritas com maior detalhe.

Muitos dos tipos de transponders de EID ou RFID presentemente utilizados possuem determinados benefícios que resultam da sua capacidade de serem embutidos ou implantados num objecto a identificar, de um modo através do qual são ocultados de inspecção ou detecção visual.

Para essas aplicações, todo o transponder pode estar, preferencialmente, alojado num elemento selado, por exemplo, para permitir a sua implantação em artigos biológicos a identificar, ou para permitir a sua utilização em meios submersos, corrosivos ou ofensivos.

Consequentemente, várias referências, incluindo as Patentes Norte-Americanas N° US4262632, N° US5025550, N° US5211129, N° US5223851, N0 US5281855 e N° US5482008, apresentam o total encapsulamento de circuitos de vários transponders no interior de um invólucro de cerâmica, vidro ou metal. 7

Geralmente, para um transponder encapsulado a prática é montar o circuito do transponder e depois inserir esse circuito num cilindro de vidro, cerâmica ou metal, do qual tenha sido já selada uma extremidade. A extremidade aberta de um cilindro do tipo em vidro é, geralmente, selada por fusão, usando uma chama, para criar uma cápsula hermeticamente fechada.

Outros tipos de invólucros de vidro, cerâmica ou metal, utilizam uma tampa para selar a extremidade aberta, com a tampa colada ou unida mecanicamente ao cilindro de extremidade aberta, conforme foi descrito, por exemplo, na Patente Norte-Americana N° US5482008.

Para além disso, conforme foi descrito na patente supracitada, para evitar que o circuito do transponder se mova no interior da cápsula, conhece-se também a utilização de um material epoxi para fixar o circuito do transponder à superfície interior da cápsula.

Conforme é apresentado, por exemplo, na Patente Norte-Americana N° US4262632, têm sido investigadas durante vários anos as potenciais vantagens de utilizar dispositivos de EID e de RFID em aplicações biológicas, tais como na identificação de matérias vivas.

Segundo foi descrito na patente Norte-Americana N° US4262632, os estudos mostram que um transponder de EID em "bolus" adequado para colocação no barrete de um animal ruminante permanecerá no barrete durante um tempo indeterminado se a gravidade especifica do transponder no bolus for duas ou mais vezes maior, e/ou se o peso total do transponder no bolus exceder sessenta gramas.

Consequentemente, para essas aplicações, o transponder em bolus requer, geralmente, um elemento de carga uma vez que o circuito de EID pode ser, de modo geral, muito pequeno e leve, requerendo meramente o circuito integrado e a antena e alguns outros componentes.

Foi, deste modo, apresentada, por exemplo na Patente Norte-Americana N° US4262632, a incorporação de um elemento de carga de ferrite no interior de um encapsulante que também contém um transponder de EID. A concepção de um transponder em bolus adequado à utilização num animal ruminante pode também beneficiar da correcta utilização de um núcleo de ferrite ou magnete para aumentar as caracteristicas de transmissão de sinal 9 do transponder, ao mesmo tempo que proporciona também o peso necessário para manter a gravidade especifica do transponder em bolus em dois ou mais, e/ou para que o peso total do transponder em bolus exceda sessenta gramas.

Todavia, para obter a aceitação e a utilização alargada dos dispositivos de transponder de EID em bolus em animais ruminantes, os dispositivos devem também de ser concebidos e fabricados com uma compreensão das exigências físicas e económicas da sua aplicação em matérias vivas.

Deste modo, enquanto os transponders em bolus encapsulados com cerâmica adequados ao meio do barrete estiverem a ser investigados, o custo e as características físicas frágeis das cerâmicas fixam a sua aceitação comercial.

Assim, seria altamente benéfico um material de encapsulação para o fabrico da cápsula ou invólucro para os transponders de EID que não possuísse as limitações dos materiais de encapsulação cerâmicos, de vidro ou metálicos, em particular para transponders em bolus. 10 A Patente Alemã N° DE8909783 refere-se a um sistema de identificação que compreende as caracteristicas especificadas no preâmbulo da reivindicação 1 do presente pedido.

Aqui, o jito para a injecção de material de moldagem para a sobremoldagem de um núcleo encontra-se disposto na metade superior do molde junto à parte do bordo da cavidade de moldagem, de tal modo que o material pressurizado, distribuído de modo irregular, colide no núcleo e provoca cargas de tracção e de flexão sobre o núcleo, induzindo assim o risco de fractura do núcleo.

DESCRIÇÃO SUMÁRIA DO INVENTO O presente invento contempla um método e um instrumento para produzir componentes electrónicos por sobremoldagem que pode incluir materiais de núcleo de ferrite, metal em pó e magnete e circuitos associados, por exemplo para um transponder de EID ou de RFID, em que o material de encapsulação é um plástico, polímero ou elastómero ou outro material moldável por injecção, compatível com o cenário de aplicação pretendido. De acordo com o invento, o material de encapsulação pode ser aplicado num processo 11 de moldagem por injecção, para a sobremoldagem do núcleo e do circuito electrónico do transponder.

Breve Descrição dos Desenhos A FIG 1 é uma vista lateral em corte transversal de um transponder que inclui um núcleo sobremoldado, fabricado em conformidade com o presente invento; A FIG 2 é uma vista em corte transversal de um transponder da FIG 1; A FIG 3 representa uma vista em perspectiva do molde utilizado para o processo de sobremoldagem para o fabrico do transponder da FIG 1; A FIG 4 representa uma vista em corte transversal através do molde da FIG 3 durante o estádio inicial de injecção de material de moldagem no molde; A FIG 5 representa uma segunda vista em corte transversal do molde da FIG 3 mostrando uma fase posterior do processo de moldagem; 12

12 A FIG 6 representa uma outra vista de secção transversal do molde da FIG 3 mostrando um estádio posterior do processo de moldagem;

A FIG 7 representa uma outra vista de secção transversal do molde da FIG 3 mostrando o processo de moldagem em que os pinos que centram o núcleo estão a ser recolhidos para o interior da molde;

A FIG 8 representa uma vista lateral de uma configuração alternativa para um transponder que ainda não foi revestido com material de moldagem;

A FIG

9 representa a vista frontal do transponder da FIG

A FIG 10 representa o transponder das FIG 8 e FIG 9 colocado no molde da FIG 3 durante o processo de moldagem por injecção, no mesmo estádio que o representado na FIG 6;

A FIG 11 representa um elemento de núcleo frangivel colocado na molde da FIG 3, durante o processo de injecção de sobremoldagem, no mesmo estádio 13 que o representado na FIG 6; A FIG 12 representa uma vista em corte transversal de um núcleo frangível sobremoldado com um material de sobremoldagem em conformidade com o processo do presente invento; A FIG 13 representa uma vista em perspectiva de um transponder numa concepção alternativa para o molde, e ai posicionado por um ou mais elementos centrantes durante o processo de sobremoldagem; A FIG 14 representa uma vista em perspectiva de um elemento centrante como o apresentado na FIG 13.

Descrição detalhada do modo de realização preferido A FIG 1 representa uma vista lateral em corte transversal de um transponder (10) elaborado em conformidade com o presente invento. A FIG 2 representa uma vista da extremidade do transponder (10) da FIG 1. 14 0 transponder (10) inclui circuitos processadores de sinal, tal como um circuito integrado (12) montado numa placa de circuito (14) junto com outros elementos de circuito, tais como um condensador (16). O circuito processador de sinal pode ser um circuito transponder Half Duplex (HDX) ou Full Duplex (FDX) activo. O circuito integrado (12) e o condensador (16) estão fixados à placa de circuito (14) e acoplados electricamente a um fio (18), com forma de espiras (20), nos terminais ou extremidades (22) e (24) do fio (18) .

No modo de realização ilustrado nas FIG 1 e FIG 2, as espiras (20) enrolam-se em torno de uma bobina (26) e depois posicionam-se sobre um núcleo (30), com a placa de circuito (14) fixada a uma extremidade do núcleo (30) para formar uma estrutura de transponder (10a).

Conforme foi descrito anteriormente, a estrutura de transponder (10a) pode, de preferência, sofrer sobremoldagem com um material de moldagem por injecção (32), que pode ser um material plástico, um polímero ou epoxi para formar o transponder (10) finalizado. 15 A localização axial relativa das espiras (20) em torno do núcleo (30) pode ser importante para o funcionamento óptimo do transponder (10).

Especificamente, o transponder (10) inclui, de preferência, uma combinação de espiras sintonizadas (20) e um condensador (16).

De modo geral, num transponder, a sintonização é conseguida adaptando o comprimento do fio (18) que forma as espiras (20) de acordo com a capacitância do condensador (16).

No entanto, quando o fio (18) tiver de ser enrolado em torno da bobina (26) e instalado sobre o núcleo (30), o comprimento exacto do fio (18), assim como a sua indutância, não poderão ser controlados de forma tão vantajosa durante a concepção e o fabrico de modo a permitir a adaptação da indutância das espiras (20) à capacitância do condensador (16), para sintonizar ocircuito do transponder (10).

Deve avaliar-se que se o transponder não estiver correctamente sintonizado, as capacidades de leitura e transferência dos dados do transponder podem diminuir. 16

Verificou-se, no entanto, que o transponder (10) pode ser sintonizado mesmo sem optimizar o comprimento do fio (18) através da colocação axial correcta do núcleo (30) no interior das espiras (20), uma vez que a indutância das espiras (20) varia devido ao posicionamento axial do núcleo de ferrite (30) .

Para um dado conjunto de parâmetros de projecto de uma combinação de núcleo de ferrite (30) e espiras (20), incluindo a circunferência e o comprimento do núcleo, assim como o comprimento do fio (18) e a capacitância do condensador (16), uma estrutura de transponder sintonizado (10a) pode ser fabricada movendo axialmente as espiras (20) ao longo do eixo comprido do núcleo de ferrite (30) até que se estabeleça um sistema indutor/ condensador sintonizado e depois fixando a bobina (26) com as espiras (20) ao núcleo de ferrite (30) durante o processo de fabrico.

Após a montagem do circuito da estrutura de transponder (10a), a estrutura do transponder (10a) é transferida para uma máquina de moldagem por injecção.

Especificamente, a estrutura do transponder (10a) é 17 colocada no molde (40), (42) ilustrado nas FIG 3 a FIG 7. A FIG 3 representa uma vista em perspectiva do molde (40), (42) sem a instalação da estrutura do transponder (10a). O molde (40), (42), quando fechado, define uma cavidade (44) dimensionada para receber o transponder (10a) em preparação, para que sofra sobremoldaqem com um material de moldaqem (32) por injecção de plástico, de polímero ou epoxi.

Deve notar-se, no entanto, que embora estejam representadas como cilíndricas, as paredes interiores do molde (40), (42) podem possuir características de superfície para definir uma variedade de formatos ou padrões na superfície exterior do transponder (10) acabado, conforme possa ser benéfico para algumas aplicações em particular.

As potenciais variações para a concepção da forma exterior do transponder acabado, portanto, por exemplo, podem ser cilíndrica, em forma de bala, afunilada nas extremidades opostas ou uma forma oval achatada, e as paredes exteriores podem ser lisas, rugosas ou 18 irregulares, dependendo da aplicação pretendida.

Conforme está representada na FIG 3, o molde (40), (42) inclui pinos que se projectam para o interior (46), (48) que servem para posicionar e fixar a estrutura do transponder (10a) no interior do molde (40), (42) durante o processo de injecção.

Os pinos (46), (48) estão configurados de forma a serem recolhidos por retractores de pinos de resposta à pressão (50), (52) no interior da molde (40), (42), próximo do final do ciclo de injecção.

Numa extremidade do molde (40), (42) encontra-se um jito (56) através do qual o material de moldagem por injecção (32) é injectado por uma máquina de moldagem por injecção (não apresentado).

Segundo também está apresentado na vista em perspectiva da FIG 3, o molde (40), (42) pode inclui pinos directores (60) no molde (42) que se alinham e entram nos orifícios receptores de pinos directores (62) no molde (40) quando o molde se fecha, para manter o alinhamento do molde (40), (42) durante o ciclo de injecção. 19

As FIG 4 a FIG 7 representam vistas de corte transversal do molde (40), (42), e a estrutura do transponder (10a) nela colocada, ilustrando em sequência a progressão do material de moldagem (32) plasticizado durante o processo de moldagem por injecção.

Conforme está representado, os pinos (46), (48) actuam para posicionar e centrar coaxialmente a estrutura do transponder (10a) no interior da cavidade do molde (44). Quando o material de moldagem (32) plasticizado e aquecido é injectado sob pressão pela máquina de moldagem por injecção, o material de moldagem (32) plasticizado flúi para o interior através do jito (56) e colide com a extremidade (64) do núcleo (30) conforme está apresentado pela seta (70), e comprime axialmente o núcleo (30) contra os pinos (48) que estão posicionados de forma a tocar a extremidade oposta (66) da estrutura do transponder (10a). O material de moldagem (32) flúi então radialmente para o interior ao longo da extremidade (64) do núcleo de ferrite (30) conforme está representado pelas setas (72) nas FIG 4 e FIG 5.

Quando tiver sido injectado suficiente material de 20 moldagem (32) para encher a extremidade da cavidade (44), a face de progressão do material de moldagem (32) prossegue longitudinalmente ao longo da superfície radialmente exterior (68) da estrutura do transponder (10a), conforme mostram as setas (74) na FIG 6. O processo de injecção da sobremoldagem submete o núcleo (30) apenas a cargas compressivas, e não submete o núcleo (30) a cargas de tracção em nenhum instante durante todo o ciclo de injecção.

Deste modo, o núcleo (30) não será danificado pelo processo de injecção da sobremoldagem de modo a diminuir as propriedades eléctricas ou magnéticas do núcleo.

Quando a cavidade do molde (44) estiver completamente preenchida com o material de moldagem (32) plasticizado, a pressão interna no interior da cavidade (44) aumenta.

Os pinos (46), (48), que posicionam a estrutura do transponder (10a) no interior da cavidade (44), estão em contacto com os retractores de pinos (50), (52) que são sensíveis à pressão.

Quando a pressão na cavidade do molde atinge um nível predeterminado, os pinos (46), (48) recolhem para o 21 interior da parede da cavidade do molde conforme mostram as setas (76), (78), e o espaço libertado pelos pinos (46),(48) é preenchido pelo material de moldagem (32), conforme está apresentado na FIG 7.

Depois de o material de moldagem (32) ter já embutido o transponder (10), então o material de moldagem (32) manterá o transponder (10) no seu lugar durante a fase de cura ou endurecimento do ciclo de sobremoldagem por injecção.

No final do processo de sobremoldagem, é aberto o molde (40), (42) e é ejectado o transponder (10) acabado.

As FIG 8 e FIG 9 representam uma vista lateral e uma vista frontal, respectivamente, de um modo de realização alternativo de um transponder (80) que não inclui o núcleo (30) do transponder (10) da FIG 1.

Em vez disso, para o transponder (80), o fio (18) que forma as espiras (20) é enrolado em torno da placa de circuito (14) sobre a qual estão montados o circuito integrado (12) e o condensador (16).

As espiras (20) estão interligadas com a placa de 22 circuito (14) e com o circuito integrado (12) sobre ela, via terminais (22) e (24), genericamente, conforme foi descrito anteriormente relativamente à FIG 1. 0 transponder (80) das FIG 8 e FIG 9 é geralmente muito mais pequeno do que a estrutura da FIG 1, particularmente por não incluir o núcleo (30) e o peso e tamanho adicionais subjacentes à utilização do núcleo (30) conforme está representado na FIG 1. O transponder (80) das FIG 8 e FIG 9, no entanto, pode também sofrer sobremoldagem num processo semelhante ao processo descrito relativamente às FIG 4 a FIG 7.

Para ilustrar rapidamente este processo, o transponder (80) é representado no interior do molde montado conforme mostra a FIG 10, que é comparável ao molde (40) e (42) descrito anteriormente relativamente às FIG 3 a FIG 7.

Na ilustração da FIG 10, a injecção do material de moldagem (32) plasticizado progrediu essencialmente para o mesmo estádio que na FIG 6, por a face de progressão do material de moldagem (32) estar a progredir longitudinalmente para a superfície exterior do transponder (80) e os pinos (46) e (48) estarem a 23 posicionar centralmente o transponder (80) no interior do molde (40), (42).

De novo, a configuração exterior da estrutura sobremoldada resultante do transponder (60) pode ter qualquer forma desejada, a qual está limitada apenas pela moldabilidade da forma.

Deve salientar-se que o transponder (80) pode ser metido em vidro antes do processo de sobremoldagem, no entanto, a cápsula de vidro não se encontra representada. A FIG 11 ilustra uma outra aplicação para o processo de sobremoldagem em que um núcleo frangível (110) é colocado no interior do molde (40) e (42) da FIG 3 e posicionado pelos pinos (46) e (48) durante o processo de sobremoldagem. O processo de sobremoldagem prossegue genericamente do mesmo modo que o descrito anteriormente relativamente às FIG 4 a FIG 7. A FIG 11 ilustra assim o estádio que genericamente corresponde à FIG 6, em que a face de progressão do material de moldagem (32) plasticizado prossegue 24 longitudinalmente ao longo da superfície radial externa do núcleo frangível (110).

Após a finalização do processo de sobremoldagem, o núcleo frangível encapsulado (110) é ejectado da máquina de moldagem. A estrutura completa (100), conforme se observa na vista de corte transversal da FIG 12, é um núcleo frangível (110) alojado no interior de um material de sobremoldagem (112) .

Neste modo de realização, o núcleo frangível pode ser feito de ferrite, metais em pó ou magnetes de produtos de energia elevada tal como materiais de samário e cobalto e neodímio-ferro-boro. A FIG 13 representa uma vista de corte transversal de um transponder numa concepção alternativa para o molde, e nele posicionado por um ou mais elementos centrantes (120) durante o processo de sobremoldagem para fabricar o transponder como o da FIG 1.

Os elementos centrantes (120) estão concebidos com uma parte central tal como uma manga (122), concebida para se adaptar em torno do núcleo (30). 25

Os elementos centrantes (120) podem incluir, também, rebarbas ou pinos (124) que se projectam radialmente para fora, que centrarão o transponder no interior do molde durante o processo de sobremoldaqem, e desse modo eliminam a necessidade dos pinos retractáveis ilustrados e descritos anteriormente. O processo de sobremoldagem do presente invento encapsula o núcleo frangivel (110) num invólucro protector, que permite que os materiais do núcleo frangivel sejam utilizados em aplicações que as propriedades físicas frangíveis desses materiais de outro modo não permitiriam.

Por exemplo, os magnetes de samário e cobalto e de neodímio-ferro-boro embutidos num revestimento relativamente fino de materiais plásticos ou poliméricos pelo processo de sobremoldagem podiam ser utilizados em objectos sujeitos a cargas de colisão, impacto ou vibração que de outro modo conduziriam a fissura, fractura ou outra degradação física e magnética do núcleo magnético. A FIG 14 representa uma vista em perspectiva do elemento centrante (120), mostrando a manga (122) e as rebarbas ou 26 pinos que se projectam radialmente (124). 0 elemento centrante (120) pode ser feito de plástico ou do mesmo tipo de material usado para a sobremoldagem do transponder.

Conta-se também com o facto de o elemento centrante poder ser simplesmente uma parte, ou tocar, a bobina (26) da FIG 1, em que os pinos (124) simplesmente se estendem radialmente para fora a partir de uma extremidade ou de ambas as extremidades da bobina. O material seleccionado para a sobremoldagem da estrutura do transponder (10a), transponder (60) ou núcleo frangivel (110), depende em parte da aplicação especifica para o componente completo. Vários tipos de materiais termoplásticos estão disponíveis para a moldagem por injecção desses componentes.

Quando utilizado aqui, termoplástico deve ser entendido vastamente, incluindo por exemplo polímeros lineares e macromoléculas de cadeia linear ou cadeia ramificada que amaciam ou plasticizam quando expostos ao calor e voltam 27 a um estado endurecido quando arrefecidos até às temperaturas ambientes. 0 termo polímero deve ser entendido vastamente como incluindo qualquer tipo de polímero tal como polímeros irregulares, polímeros de bloco, e polímeros de enxerto.

Muitos materiais poliméricos termoplásticos são contemplados com sendo úteis em sobremoldagem de transponders e de núcleos frangiveis do presente invento.

Os materiais termoplásticos podem ser utilizados sozinhos ou em misturas.

Os materiais termoplásticos adequados incluem, mas não se limitam a poliolefinas modificadas de borracha, metaloceno, copolímeros de bloco de poliéter-éster, copolímeros de bloco de poliéter-amida, uretanos à base de termoplásticos, copolímeros de etileno com buteno e anidrido maleico, anidrido maleico hidrogenado, policaprolactona de poliéster, poliadipato de poliéster, éter politetrametilenoglicólico, elastómero termoplástico, polipropileno, vinilo, poliéter clorado, tereftalato de polibutileno, polimetilpenteno, silicone, cloreto de polivinilo, poliuretano termoplástico, 28 policarbonato, poliuretano, poliamida, polibutileno, polietileno, e suas misturas.

Os materiais termoplásticos preferidos incluem poliolefinas modificadas de borracha, metaloceno, copolímeros de bloco de poliéter-amida e copolímeros de bloco de poliéter-éster.

As poliolefinas modificadas de borracha estão comercialmente disponíveis sob os nomes de comerciais VISTAFLEX da Advanced Elastomer Systems Corporation, KRATON™ da Shell Corporation, HlFAX™ da Montell Corporation, X1019-28™ da M.A. Hanna, SARLINK™ da DSM

TM

Corporation, e da SANTOPRENE da Advanced Elastomer Systems Corporation.

Os metalocenos preferidos estão disponíveis da Dow

TM TM

Corporation sob os nomes comerciais ENGAGE e AFFINITY .

Os copolímeros de bloco de polieter-amida preferidos estão disponíveis sob o nome comercial PEBAX™ da EIG Auto-Chem.

Os copolímeros de bloco de poliéter-éster preferidos estão disponíveis comercialmente de DuPont sob o nome 29 comercial HYTREL™.

Os invólucros resultantes da sobremoldagem com termoplástico do presente invento podem também incluir um material de preenchimento ou de carga para ajustar as propriedades do transponder e/ou invólucro acabado.

Por exemplo, a gravidade especifica ou densidade do invólucro sobremoldado pode ser ajustada pela adição de um material adequado, tal como sulfato de bário, óxido de zinco, carbonato de cálcio, dióxido de titânio, preto de carbono, caulino, silicato de magnésio e alumínio, sílica, óxido de ferro, esferas de vidro e wollastonite. 0 material de preenchimento ou de carga pode apresentar-se numa quantidade que ajustará a gravidade específica do invólucro obtido por sobremoldagem e o transponder resultante.

Deste modo, o material de carga pode ser adicionado numa gama de cerca de 5 porcento em peso a cerca de 70 porcento em peso.

Adicionalmente, o material de sobremoldagem para os invólucros do presente invento pode também incluir um 30 plasticizante ou outros aditivos, para melhorar a facilidade de processamento e as propriedades físicas, tais como as propriedades de fluxo e a capacidade de ser ejectado do material de sobremoldagem. O plasticizante pode estar presente numa quantidade que ajustará as propriedades de fluxo durante o processo de moldagem por injecção quando necessário para várias aplicações.

De modo notável, para muitos dos tipos anteriores de materiais de moldagem por injecção, particularmente aqueles cuja densidade aumenta com a adição de um densificador, o material no seu estado plasticizado para o processo de injecção possui uma viscosidade baixa.

Assim, a moldagem por injecção desses materiais requer pressões de injecção elevadas conduzindo por sua vez à imposição de forças de tensão elevadas sobre os materiais do núcleo durante o processo de injecção.

Por essas razões, é de elevada preferência minimizar ou eliminar quaisquer outras cargas para além da carga de compressão sobre os núcleos frangíveis durante o processo de injecção. 31 0 invólucro sobremoldado do presente invento possui, de preferência, uma espessura de parede entre cerca de 0, 0254 cm (0,010 polegadas) e mais de 2,54 cm (uma polegada), no entanto, para a maioria das aplicações, será preferível uma espessura de parede inferior a 1,27 cm (0,5 polegadas).

Dependendo da forma exterior desejada da estrutura completa e da forma do núcleo, a espessura de parede do invólucro pode ser uniforme ou pode variar significativamente em várias localizações em torno do núcleo.

Para um transponder (10) em bolus que se destine a ser utilizado com animais ruminantes, é necessário possuir propriedades físicas específicas para o material do invólucro sobremoldado.

Deste modo, o material do invólucro sobremoldado deve ser capaz de suportar o meio ácido no tracto digestivo de um animal ruminante, deve ser insensível aos micróbios e enzimas que estão activos no interior do tracto digestivo do animal ruminante, e deve ter, de preferência, determinadas propriedades físicas para permitir um fácil transporte e manuseamento do transponder (10) em bolus 32 antes da sua administração ao animal ruminante.

Adicionalmente, é preferível que o transponder 10 em bolus possua uma gravidade específica de pelo menos 1,7 e, de preferência, pelo menos 2.

Deste modo, geralmente é desejável utilizar um material de carga para aumentar a densidade bruta ou a gravidade específica do material de sobremoldagem, para que o material de sobremoldagem possua uma gravidade específica que ajude a manter a gravidade específica do transponder (10) em bolus fabricado na gama desejada.

Por isso, para um transponder (10) em bolus determinou-se que a combinação preferida de um elastómero de poliéster termoplástico comercializado pela DuPont sob o nome comercial HYTREL 3078™, combinado com sulfato de bário como densificador, proporciona uma combinação aceitável para utilizar como material de sobremoldagem para um bolus, e, em razões correctas, proporciona um material de moldagem por injecção com uma gravidade específica no intervalo de 1,7 a 2. A título de exemplo específico, pode ser feito um material de sobremoldagem aceitável a partir de uma liga 33 de HYTREL 3078™, ou de um elastómero de poliéster termoplástico (TPE) semelhante, misturado com sulfato de bário numa razão entre cerca de 20 a 90% de TPE e 80% a 10% de sulfato de bário.

Esta liga proporciona um material de sobremoldagem adequado para formar o invólucro para o transponder (10) em bolus.

Como agentes densificadores são preferidos o sulfato de bário de grau USP purificado ou os finos de barite, uma vez que estes materiais foram anteriormente misturados com uma cera de carnuba e um medicamento para formar bolus para animais ruminantes, conforme está descrito por exemplo na Patente Norte-Americana N°. US5322692 concedida à American Cyanamid Company.

Verificou-se que as vantagens do processo anterior para utilizar no fabrico de bolus são significativas.

Primeiro, a eliminação da necessidade do invólucro cerâmico resultou numa redução substancial nos custos do material quando comparados aos custos do fabrico de um bolus encapsulado com cerâmica.

Adicionalmente, os custos de fabrico, isto é, os custos 34 de fabrico do bolus isolados e distintos dos custos do componente, diminuem substancialmente devido à eficácia e automatização associada ao processo de moldagem por injecção.

Consequentemente, as poupanças nos custos totais relativamente aos custos equivalentes de fabrico do transponder em bolus embutido num material cerâmico podem exceder os 50%.

Embora se tivesse verificado que os bolus embutidos em cerâmica sejam relativamente frágeis, de tal modo que se cairem ou mesmo chocarem uns com os outros durante o transporte podem ficar danificados, os bolus embutidos no material de sobremoldagem de elastómero de poliéster termoplástico (TPE) com sulfato de bário demonstraram caracteristicas físicas que eliminam esses problemas.

Adicionalmente, o transponder (10) em bolus do presente invento pode ser embalado em bruto com material de embalagem mínimo porque as vibrações durante o transporte entre os respectivos bolus não provocam quebra.

Finalmente, a combinação de TPE - sulfato de bário proporciona as caracteristicas físicas requeridas para 35 utilização no estômago de um animal ruminante. A mistura não é afectada pelas condições ácidas, é neutra à fauna biológica, micróbios e enzimas, e possui uma gravidade especifica preferida para manter a retenção no interior do estômago de um animal ruminante.

Para o transponder (80) das FIG 8 a FIG 10 que se destina a aplicações de implantação, pode ser preferível utilizar um epoxi de grau médico de classe 6.

Em alternativa, o transponder (80) pode ser embutido num material de vidro através de métodos conhecidos, e depois ser sobremoldado com os materiais poliméricos ou plásticos aqui descritos, para proporcionar resistência adicional, resistência ao impacto e dureza, propriedades essas que faltam aos transponders embutidos em vidro.

Os especialistas na matéria avaliarão que, ao reverem a descrição anterior do presente invento, tornar-se-ão óbvias outras alternativas e variações do presente invento.

Consequentemente, o âmbito da protecção proporcionada 36 deve ser limitada apenas pelas reivindicações anexadas. LISBOA, 3 de DEZEMBRO de 2007

Claims (11)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Transponder sobremoldado (10); (80) para um sistema de identificação electrónica, compreendendo o transponder sobremoldado: • uma antena (20); • um circuito de transponder de identificação por radiofrequência (12) incluindo um circuito de processamento de sinal interligado electricamente com a referida antena (20); • um elemento do núcleo (30), (14), (110) sobre o qual estão montados a referida antena (20) e o referido circuito de transponder (12); e • um material de cobertura sobremoldado (32), embutindo o circuito do transponder (12) e o elemento de núcleo (30); (14); (110); sendo o material de cobertura (32) do invólucro sobremoldado, moldado por injecção sobre o circuito do transponder (12) e o elemento de núcleo (30); (14); (110) no interior de uma cavidade (44) formada por um molde numa máquina de moldagem por injecção; caracterizo por: 2 •o circuito de transponder (12) estar montado numa extremidade (66) do elemento do núcleo (30); (14); (110) que está no lado oposto à extremidade (64) com a qual o material de cobertura (32) colide ao ser injectado para o interior da referida cavidade (44) num estado pressurizado e plasticizado; • por o referido material de cobertura (32) preencher a referida cavidade (44) a partir do fundo e depois fluir lonqitudinalmente ao longo da superfície externa do referido elemento de núcleo (30); (14); (110) , para comprimir axialmente o referido elemento de núcleo (30), (14), (110) e, desse modo, empregar cargas de compressão e praticamente nenhuma carga de tracção e cargas de flexão sobre o referido elemento de núcleo (30) ; (14) ; (HO), o referido circuito de transponder (12) e a referida antena (20)

2. Transponder sobremoldado (10); (80) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: • um elemento de núcleo cilíndrico (30); (14); (110) formado a partir de um material frangível; 3 e • o referido invólucro sobremoldado, formado através da colocação do referido elemento de núcleo (30); (40); (110) no interior de uma cavidade (44) formada pelo molde numa máquina de moldagem por injecção e da injecção do material de cobertura (32) para dentro da referida cavidade (44) de forma a embutir o referido material frangivel do referido elemento de núcleo cilíndrico (30); (14); (110) sem submeter o referido material frangivel a carga de tracção.

3. Processo para formar um transponder por sobremoldagem (10); (80) para um sistema de identificação electrónica compreendendo: • Dispor de um circuito de transponder (12) que inclui circuitos de processamento de sinal interligados electricamente a uma antena (20); • montar a referida antena (20) e o referido circuito de transponder (12) sobre um elemento de núcleo (30); (14); (110) para formar uma estrutura; e • colocar a referida estrutura que inclui o referido circuito de transponder (12) e o 4 referido elemento de núcleo (30; 14; 110) no interior da cavidade (44) formada pelo molde, numa máquina de moldagem por injecção e • injectar um material de cobertura (32) para o interior da cavidade (44) para efectuar a sobremoldagem e embutir o referido elemento de núcleo (30); (14); (110) e o referido circuito de transponder (12); caracterizado por o material de cobertura (32) ser injectado na referida cavidade (44), a partir do fundo, para que este preencha a cavidade (44) progredindo longitudinalmente até à superfície do elemento de núcleo (30); (14); (110) e desse i nodo sobremoldar e embutir o referido elemento de núcleo (30); (14); (110) e o referido circuito de transponder (12) sem exercer cargas de tracção e de flexão sobre o referido elemento de núcleo (30); (14); (110).

4. Transponder sobremoldado (10); (80) em conformidade com a reivindicação 1 ou 2; caracterizado por o referido material de cobertura (32) adequado para revestir os referidos componentes electrónicos ser um 5 elastómero de poliéster termoplástico (TPE) misturado com sulfato de bário.

5. Transponder sobremoldado (10); (80) em conformidade com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o referido material de cobertura (32) adequado para revestir o referido núcleo e os referidos componentes electrónicos compreender: • um material termoplástico seleccionado de um ou mais dos grupos que consistem em poliolefinas modificadas de borracha, poliolefinas, metaloceno, copolímeros de bloco de poliéster -éster, copolímeros de bloco de poliéter - amida, uretanos à base de termoplásticos, copolímeros de etileno com buteno e anidrido maleico, anidrido maleico hidrogenado, policaprolactona de poliéster, poliadipato de poliéster, éter politetrametilenoglicólico, elastómero termoplástico, polipropileno, vinilo, poliéter clorado, polimetilpentano, silicone, cloreto de polivinilo, poliuretano termoplástico, policarbonato, poliuretano, poliamida; e 6 • um material de carga seleccionado do grupo que compreende sulfato de bário, óxido de zinco, carbonato de cálcio, dióxido de titânio, preto de carbono, caulino, silicato de magnésio e alumínio, silício, óxido de ferro, esferas de vidro e wollastonite.

6. Transponder de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado por o referido material de cobertura (32) ser uma liga de um elastómero poliéster termoplástico (TPE) misturado com sulfato de bário numa razão entre cerca de 20% e 90% de TPE e 80% a 10% de sulfato de bário.

7. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido material de cobertura (32) ser um material termoplástico seleccionado do grupo que compreende polímeros lineares e macromoléculas de cadeia linear e cadeia ramificada que amaciam ou plasticizam quando expostos a aquecimento e voltam a um estado endurecido quando arrefecem. 7

8. Processo de acordo com a reivindicação 3 caracterizado por o referido material de cobertura (32) ser um material termoplástico seleccionado do grupo que compreende poliolefinas modificadas de borracha, metaloceno, copolimeros de bloco de poliéter - éster, copolimeros de bloco de poliéter -amida, uretanos à base de termoplásticos, copolimeros de etileno com buteno e anidrido maleico, anidrido maleico hidrogenado, policaprolactona de poliéster, poliadipato de poliéster, éter politetrametilenoglicólico, elastómero termoplástico, polipropileno, vinilo, poliéter clorado, polimetilpenteno, silicone, cloreto de polivinilo, poliuretano termoplástico, policarbonato, poliuretano, poliamida, polibutileno, polietileno e suas misturas.

9. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido material de cobertura (32) incluir um material de carga seleccionado do grupo que compeende sulfato de bário, óxido de zinco, carbonato de cálcio, dióxido de titânio, preto de carbono, caulino, silicato de magnésio e aluminio, silício, óxido de ferro esferas de vidro e wollastonite.

10. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido material de carga estar presente numa quantidade entre cerca de 5 porcento em peso a cerca de 70 porcento em peso.

11. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por o referido material de cobertura (32) ser um elastómero poliéster termoplástico (TPE) misturado com sulfato de bário numa razão entre cerca de 20% e 90% de TPE e 80% a 10% de sulfato de bário para possuir uma gravidade específica no intervalo entre cerca de 1,7 e 2. LISBOA, 3 de DEZEMBRO de 2007